JP2002535132A - Microporous hollow fiber membranes formed from fluorinated thermoplastic polymers - Google Patents

Microporous hollow fiber membranes formed from fluorinated thermoplastic polymers

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JP2002535132A JP2000595775A JP2000595775A JP2002535132A JP 2002535132 A JP2002535132 A JP 2002535132A JP 2000595775 A JP2000595775 A JP 2000595775A JP 2000595775 A JP2000595775 A JP 2000595775A JP 2002535132 A JP2002535132 A JP 2002535132A
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    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/24Formation of filaments, threads, or the like with a hollow structure; Spinnerette packs therefor

Abstract

(57)【要約】 高流動性の多孔質中空繊維膜は、フッ化熱可塑性重合体から前記重合体を加熱して得た、下臨界溶液温度を有する溶液を、冷却浴中に直接押出し、液相−液相分離を通じて製造する。押出は、垂直又は水平に行なわれる。   (57) [Summary] A highly fluid porous hollow fiber membrane is obtained by heating the polymer from a fluorinated thermoplastic polymer, directly extruding a solution having a lower critical solution temperature into a cooling bath, and performing liquid-liquid phase separation. Manufacture through. Extrusion can be performed vertically or horizontally.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、フッ素過熱可塑性重合体から微多孔質中空繊維膜を製造するための
プロセスに関する。特には、内面及び外面の少なくとも一方において、本質的に
皮膜が存在しない微多孔膜を製造するプロセス、及び製造された繊維膜に関する
The present invention relates to a process for producing a microporous hollow fiber membrane from a fluorinated thermoplastic polymer. In particular, it relates to a process for producing a microporous membrane essentially free of a coating on at least one of an inner surface and an outer surface, and a produced fiber membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

微多孔膜は、広範な分野において使用されている。分離フィルターとして使用
すれば、緩衝液などの分散液、薬学の分野における治療薬を含んだ溶液、マイク
ロエレクトロニクス・ウエハ・製造プロセス並びに水純化プロセスの前処理にお
いて、超純水及び有機溶剤から粒子やバクテリアなどを除去することができる。
加えて、前記微多孔膜の高多孔性が好ましい吸着や、ウイッキング特性を示す場
合は、医療装置の分野においても用いることができる。
Microporous membranes are used in a wide range of fields. When used as a separation filter, it can be used to remove particles and particles from ultrapure water and organic solvents in dispersions such as buffers, solutions containing therapeutic agents in the field of pharmacy, microelectronics, wafer manufacturing processes, and water purification processes. Bacteria and the like can be removed.
In addition, when the microporous membrane exhibits high adsorption and wicking characteristics with high porosity, it can be used in the field of medical devices.

【0003】 また、中空繊維膜は、皮膜接触器、特には脱ガスやガス吸着装置に用いる皮膜
接触器として用いることができる。接触器は2つの相を生じさせる。すなわち、
2つの液相、又は液相と気相とからなり、一方の相から他方の相へ組成成分を輸
送するように構成されている。共通の工程としては、気相−液相間の質量輸送工
程であり、この工程においては、気相すなわち気流中の成分が液相中に吸着され
る。また、液相脱ガス工程においては、溶解した気体成分を含む液相が大気、真
空雰囲気、又は分離相と接触し、前記溶解した気体成分を除去する。
Further, the hollow fiber membrane can be used as a film contactor, particularly a film contactor used for a degassing or gas adsorption device. The contactor produces two phases. That is,
It is composed of two liquid phases, or a liquid phase and a gas phase, and is configured to transport a composition component from one phase to the other phase. A common step is a mass transport step between the gas phase and the liquid phase, in which components in the gas phase, that is, the gas stream are adsorbed in the liquid phase. In the liquid phase degassing step, a liquid phase containing a dissolved gas component comes into contact with the atmosphere, a vacuum atmosphere, or a separated phase to remove the dissolved gas component.

【0004】 従来のガス吸着の例としては、吸着液相内にガスバブルを生じさせ、気相/液
相の界面接触面積を増大させ、気相中から吸着すべき物質の輸送速度を増大させ
ることができる。逆に、液滴をスプレーすることができ、前記液相をスプレータ
ワーやパックタワーなどの向流操作などにおいて、薄膜を介して輸送することが
できる。同様に、不混和性の液滴を第2の液相中に分散させることができ、輸送
効率を向上させることができる。充填コラムやトレイコラムは、2相における個
々の輸送速度をフローディングやエントレインメントなどの操作を行なう事なく
独自に制御することができないという欠点がある。しかしながら、前記2相を皮
膜を用いて分離することができれば、個々の相の輸送速度は独自に変化させるこ
とができる。さらに、たとえ比較的低い輸送速度においても、全面積を利用する
ことができる。これらの利点に鑑みて、中空繊維膜の、接触器に対する需要が増
大している。
[0004] Examples of conventional gas adsorption include generating gas bubbles in an adsorbed liquid phase, increasing an interface area between a gas phase and a liquid phase, and increasing a transport speed of a substance to be adsorbed from a gas phase. Can be. Conversely, droplets can be sprayed, and the liquid phase can be transported through a thin film in a countercurrent operation such as a spray tower or a pack tower. Similarly, immiscible droplets can be dispersed in the second liquid phase, improving transport efficiency. Packing columns and tray columns have the disadvantage that the individual transport speeds in the two phases cannot be independently controlled without performing operations such as loading and entrainment. However, if the two phases can be separated using a coating, the transport speed of each phase can be varied independently. Furthermore, the entire area can be used, even at relatively low transport speeds. In view of these advantages, the demand for hollow fiber membranes for contactors is increasing.

【0005】 疎水性の微多孔膜は、水溶液を具えた接触器に対して用いることができる。こ
の場合、前記微多孔膜は前記水溶液に対して濡れ性を示さない。前記水溶液は、
前記微多孔膜の一方の側を流れ、前記水溶液よりも低圧の混合ガスは前記微多孔
膜の他方の側を流れる。前記微多孔膜の各々の側の圧力は、前記液体の圧力が皮
膜の臨界圧力を超えないように、さらに、前記気体が前記液体中でバブリングし
ないように保持される。前記水溶液が孔内に侵入する圧力である臨界圧力は、前
記皮膜を構成する材料に直接的に依存し、皮膜の孔径に逆比例し、気相と接触す
る液相の表面張力に比例する。
[0005] Hydrophobic microporous membranes can be used for contactors with aqueous solutions. In this case, the microporous membrane does not show wettability to the aqueous solution. The aqueous solution is
The mixed gas having a lower pressure than the aqueous solution flows on one side of the microporous membrane and flows on the other side of the microporous membrane. The pressure on each side of the microporous membrane is maintained such that the pressure of the liquid does not exceed the critical pressure of the membrane and the gas does not bubble in the liquid. The critical pressure, which is the pressure at which the aqueous solution enters the pores, depends directly on the material constituting the coating, is inversely proportional to the pore diameter of the coating, and is proportional to the surface tension of the liquid phase in contact with the gas phase.

【0006】 中空繊維膜は、上述したデバイスを高密度に封止することができるため、この
目的のために主として使用されている。封止密度は、デバイスの単位体積当たり
におけるフィルター作用を呈する表面積の割合に依存する。また、中空繊維膜は
、前記デバイスの内面又は外面に接触したフィーダーとして機能する場合がある
。この場合においてはさらに有利な効果を示す場合がある。皮膜系に接触させる
と、液相から溶解した気体成分を除去する、すなわち脱ガス操作を行なうことが
でき、また、液相に対して気体物質を加えることもできる。例えば、半導体ウエ
ハを洗浄するための超純水にオゾンを加えることもできる。
[0006] Hollow fiber membranes are mainly used for this purpose because they can seal the devices described above at high density. The encapsulation density depends on the percentage of the surface area that exhibits a filtering action per unit volume of the device. Also, the hollow fiber membrane may function as a feeder in contact with the inner or outer surface of the device. In this case, a more advantageous effect may be exhibited. When brought into contact with the coating system, dissolved gas components can be removed from the liquid phase, that is, degassing operation can be performed, and gas substances can be added to the liquid phase. For example, ozone can be added to ultrapure water for cleaning a semiconductor wafer.

【0007】 微多孔膜は、非多孔性の膜に比較して高い質量輸送性を示すので、多くの用途
に好ましく用いることができる。低表面張力の液体に対して用いる場合は、侵入
抵抗が増大するために、比較的小さい孔径のものを用いる。液相中に高濃度に可
溶である気体の輸送に用いる場合は、皮膜の質量輸送抵抗は、効果的な質量輸送
に対して障害となる。
[0007] Microporous membranes exhibit higher mass transportability than non-porous membranes and can be preferably used for many applications. When used for a liquid having a low surface tension, a material having a relatively small hole diameter is used because penetration resistance increases. When used for transporting gases that are highly soluble in the liquid phase, the mass transport resistance of the coating is an obstacle to effective mass transport.

【0008】 Z.Qi及びE.L.Cusslerは、皮膜抵抗が水酸化ナトリウム溶液中の、アンモニア
、SO、及びHSなどの気体成分の吸着を制御できることを発表している(
J.Membrane Sci.23(1985)333-345)。これは、吸着液体が強酸又は強塩基である
接触器においては効果を発するようである。接触器用途においては、微多孔膜な
どの多孔性接触膜は、ある程度減じられた皮膜抵抗を有するため好ましく用いる
ことができる。液体が孔内に侵入しない程度に高い抵抗を示している場合におい
ては、極めて実用的な範囲内である。本発明で用いられる極低表面張力の材料に
対しては、付加的かつ複雑な製造工程である、低表面張力の材料で繊維表面が覆
うと操作を施すことなく使用することができる。
[0008] Z. Qi and ELCussler have announced that film resistance can control the adsorption of gaseous components such as ammonia, SO 2 and H 2 S in sodium hydroxide solution (
J. Membrane Sci. 23 (1985) 333-345). This seems to work in contactors where the adsorption liquid is a strong acid or base. In contactor applications, porous contact membranes such as microporous membranes are preferably used because they have a somewhat reduced film resistance. In the case where the liquid has a high resistance so that the liquid does not enter the pores, it is within a very practical range. The very low surface tension materials used in the present invention can be used without manipulation if the fiber surface is covered with a low surface tension material, which is an additional and complicated manufacturing process.

【0009】 このような接触器に対して前記微多孔膜などを用いる利点は、フッ素化された
重合体の極低表面張力の性質を低表面張力液体と共に使用できる点にある。例え
ば、半導体製造工業の分野で用いられる高耐食性現像液は、界面活性剤などの表
面張力低下添加剤を含んでいる場合がある。このような現像液は、使用圧力下に
おいて孔内に侵入及び浸透し、溶液を部分的にロスするとともに過度に蒸発させ
てしまう可能性があるため、代表的な微多孔膜では脱ガス操作を行なうことがで
きない。
The advantage of using the microporous membrane or the like for such a contactor is that the extremely low surface tension property of the fluorinated polymer can be used together with a low surface tension liquid. For example, highly corrosion resistant developers used in the field of the semiconductor manufacturing industry may contain surface tension reducing additives such as surfactants. Since such a developer may penetrate and penetrate into the pores under the working pressure, the solution may partially be lost and may be excessively evaporated. Cannot do it.

【0010】 加えて、液体が侵入した孔は、気体成分の輸送に対して質量輸送抵抗を増大さ
せてしまう。USP5,749,941においては、ポリプロピレンやポリエチレンなどの従
来の中空繊維膜は、有機溶剤を含む水溶液中に対して二酸化炭素又は硫化水素を
吸着させることに対しては、リークを防止するための溶液添加剤を用いない限り
、使用することができないと記載されている。PTFE膜は、このような用途に対し
て効果を発揮するが、おそらく、その低表面張力のために、中空繊維に加工する
ことが困難である。本発明の膜は、PTFEと同様な表面張力を有し、小さい孔径の
中空膜を簡易に製造することができる。
[0010] In addition, the pores into which the liquid has entered increase the mass transport resistance with respect to the transport of gaseous components. In USP 5,749,941, conventional hollow fiber membranes, such as polypropylene and polyethylene, use a solution additive to prevent leakage when adsorbing carbon dioxide or hydrogen sulfide in an aqueous solution containing an organic solvent. It is described that it cannot be used unless it is used. While PTFE membranes are effective for such applications, they are difficult to process into hollow fibers, presumably due to their low surface tension. The membrane of the present invention has the same surface tension as PTFE and can easily produce a hollow membrane having a small pore size.

【0011】 微多孔膜は、膜内を貫通する連続的な多孔構造を有する。この分野における作
業者は、孔径の範囲を0.05μmから10.0μmの範囲としている。このよ
うな膜は、シート状、管状、中空繊維状に形成することができる。中空繊維は、
高密度に封止した分離デバイス内に組み込むことができるという利点を有してい
る。封止密度は、デバイスの体積に対するフィルターとして作用する表面積の割
合に依存する。また、前記中空繊維は、前記デバイスの内面又は外面に接触した
フィーダーとして機能する場合がある。この場合においてはさらに有利な効果を
示す。
The microporous membrane has a continuous porous structure that penetrates the inside of the membrane. Workers in this field have a range of pore sizes from 0.05 μm to 10.0 μm. Such a membrane can be formed into a sheet shape, a tubular shape, or a hollow fiber shape. Hollow fiber is
It has the advantage that it can be incorporated into a densely sealed separation device. The sealing density depends on the ratio of the surface area acting as a filter to the volume of the device. Further, the hollow fiber may function as a feeder in contact with an inner surface or an outer surface of the device. In this case, a more advantageous effect is exhibited.

【0012】 中空繊維多孔膜は、その孔を構成する壁面の厚さに相当する外径及び内径を有
する。内径は前記中空繊維の中空部分を規定し、流体成分を導入するために使用
される。そして、その孔の壁面を通じてフィードされ、フィルタリングが外表面
から行なわれる場合は、前記壁面を通じて浸透くる。内部の中空部分は、「ルー
メン」と呼ばれる場合がある。
The hollow fiber porous membrane has an outer diameter and an inner diameter corresponding to the thickness of the wall surface forming the pore. The inner diameter defines the hollow portion of the hollow fiber and is used to introduce a fluid component. Then, it is fed through the wall surface of the hole, and when filtering is performed from the outer surface, it permeates through the wall surface. The interior hollow portion may be referred to as the "lumen."

【0013】 中空繊維膜の外表面は表皮成分を有し、内表面は表皮成分を有さない。表皮は
膜の準構造体と結合した薄い密な表面層を意味する。表皮成分を有する膜におい
ては、膜を通じた流れの抵抗の大部分が、前記表皮部分に存在する。微多孔膜に
おいて、その表皮部分は前記準構造体の連続的な多孔質構造の元となる孔を有し
ている。表皮成分を有する微多孔膜において、その孔の占める部分は、その表面
のわずかな部分である。表皮成分を有しない膜は多孔質であって、表面の大部分
に孔が形成されている。その多孔率は、単一孔又は単一の孔が連結してなる空孔
領域から構成されている。ここでいう多孔率とは表面多孔率を意味し、膜の表面
に開口した孔全体の表面積率によって定義される。
The outer surface of the hollow fiber membrane has a skin component, and the inner surface has no skin component. Epidermis refers to a thin dense surface layer associated with the membrane substructure. In membranes having an epidermal component, most of the resistance to flow through the membrane is in the epidermal portion. The skin portion of the microporous membrane has pores that form the continuous porous structure of the substructure. In the microporous membrane having a skin component, the portion occupied by the pores is a small portion of the surface. The membrane having no skin component is porous, and pores are formed on most of the surface. The porosity is composed of single pores or void regions formed by connecting single pores. The porosity here means the surface porosity, and is defined by the surface area ratio of the whole pores opened on the surface of the membrane.

【0014】 微多孔膜は、膜内を貫通する孔の均一性に依存して、対称性又は非対称性とし
て分類される。中空繊維膜の場合は、前記繊維から構成される多孔質の壁面を有
する。対称性の繊維膜の場合、本質的に膜の断面全体に亘って均一な孔径を有す
る。非対称性の繊維膜の場合、孔径の大きさは膜の断面全体に亘って分布した構
造を呈する。一方の表面の孔径と他方の表面の孔径との比から、非対称性を定義
することもできる。
[0014] Microporous membranes are classified as symmetric or asymmetric, depending on the uniformity of the pores passing through the membrane. In the case of a hollow fiber membrane, it has a porous wall surface composed of the fibers. Symmetric fiber membranes have a uniform pore size essentially over the entire cross section of the membrane. In the case of an asymmetric fiber membrane, the pore size exhibits a structure distributed over the entire cross section of the membrane. Asymmetry can also be defined from the ratio of the pore size on one surface to the pore size on the other surface.

【0015】 製造者は、種々の材料から微多孔膜を製造し、最も一般的には、合成した重合
体が用いられる。これら重合体の中でも最も重要なのが熱可塑性重合体である。
この重合体は、加熱時において流動性を示し、成形することができる。そして、
冷却時においては、その元々の固体特性を回復することができる。前記微多孔膜
を使用する条件が苛酷になると、使用できる材料も限られてくる。例えば、マイ
クロエレクトロニクス工業において、ウエハコーティングに使用される有機溶剤
系の溶液は、ほとんどの重合体膜を溶解、あるいは膨張させ、脆弱化させてしま
う。
[0015] Manufacturers produce microporous membranes from a variety of materials, most commonly using synthesized polymers. The most important of these polymers is the thermoplastic polymer.
The polymer exhibits fluidity when heated and can be molded. And
Upon cooling, its original solid state properties can be restored. When the conditions for using the microporous membrane become severe, usable materials are also limited. For example, in the microelectronics industry, organic solvent-based solutions used for wafer coating dissolve or swell and weaken most polymer films.

【0016】 同じ分野の高温ストリッピング浴は、強酸及び酸化性の化合物から構成されて
いる。これは、重合体からなる膜を破壊してしまう。ポリテトラフルオロエチレ
ン−フッ化アルキルビニルエーテル共重合体(POLY(PTFE-CO-PFVAE))又はポリテ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン)(FEP)は苛酷な使用条件下に
おいても、不利な影響を受けないので、化学的及び熱的にあまり安定でない重合
体から作製された膜よりも利点を有する。
[0016] Hot stripping baths in the same field are composed of strong acids and oxidizing compounds. This destroys the polymer film. Polytetrafluoroethylene-fluoroalkyl vinyl ether copolymer (POLY (PTFE-CO-PFVAE)) or polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene) (FEP) is not adversely affected even under severe use conditions As such, it has advantages over membranes made from polymers that are less chemically and thermally stable.

【0017】 化学的に不活性であるため、POLY(PTFE-CO-PFVAE) 及びFEP重合体は、代表的
な溶液キャスティング法を用いては、膜状に形成することが困難である。これら
の重合体は、熱誘導相分離(TIPS)プロセスを用いることによって製造すること
ができる。TIPSプロセスの一例として、重合体及び有機溶剤が押出機内で混合及
び前記重合体が分解する温度まで加熱される。膜は、押出金型を通して押し出す
ことにより形成する。押し出された膜は冷却されてジェル化する。重合体溶液の
冷却過程において、温度は上臨界溶液温度以下にまで下げる。この温度あるいは
この温度以下において、前記均一な加熱溶液から2相が形成される。一方の相は
最初の重合体からなる相であり、もう一方の相は最初の溶剤からなる相である。
適当な条件の下で、前記溶剤リッチ相は連続的な貫通した多孔質構造を形成する
。この溶剤リッチ相は抽出され、選られた膜は乾燥される。
Because of their chemical inertness, POLY (PTFE-CO-PFVAE) and FEP polymers are difficult to form into films using typical solution casting methods. These polymers can be made by using a thermally induced phase separation (TIPS) process. As an example of a TIPS process, a polymer and an organic solvent are mixed in an extruder and heated to a temperature at which the polymer decomposes. The membrane is formed by extruding through an extrusion mold. The extruded film cools and gels. During the cooling of the polymer solution, the temperature is reduced to below the upper critical solution temperature. At or below this temperature, two phases are formed from the uniform heated solution. One phase is the first polymer phase and the other phase is the first solvent phase.
Under appropriate conditions, the solvent-rich phase forms a continuous, penetrating, porous structure. This solvent-rich phase is extracted and the selected membrane is dried.

【0018】 TIPSプロセスで作製されたPOLY(PTFE-CO-PFVAE) 及びFEP膜は、USP4,902,456
、USP4,906,377、USP4,990,294、及びUSP5,032,274に開示されている。USP4,902
,456及びUSP4,906,377には、前記膜がクラック状の開口又は、単一孔あるいは連
結孔を有する高密度表面相を有することが記載されている。USP4,990,294及びUS
P5,032,274には、成形された膜が金型内に存在する時点において、分離溶剤のコ
ーティングを行なうことが開示されている。双方の場合において、膜表面は、多
孔質領域を有する高密度な表面層から構成されている。一例において、シート形
成において共押出を行なわないで作製した膜は、横方向に伸縮する。その膜の表
面は、クラック状の開口部によって分離された団塊構造を呈する。
[0018] POLY (PTFE-CO-PFVAE) and FEP membranes produced by the TIPS process are described in USP 4,902,456.
Nos. 4,906,377, 4,990,294, and 5,032,274. USP4,902
No. 4,456, and US Pat. No. 4,906,377 describe that the membrane has a crack-like opening or a high-density surface phase with single or connected pores. USP 4,990,294 and US
P5,032,274 discloses that a separation solvent is coated when a formed membrane is present in a mold. In both cases, the membrane surface is composed of a dense surface layer with porous regions. In one example, a membrane made without co-extrusion in sheet formation stretches laterally. The surface of the film exhibits a nodular structure separated by crack-like openings.

【0019】 USP5,395,570は、中空繊維膜を押出して作製することを開示している。具体的
には、4重極押出ヘッドを用いて、中空繊維をルーメン充填溶液、被覆層、及び
冷却溶媒などとともに押し出す。この方法は、複雑な押出ヘッドを必要とすると
ともに、複雑な制御手段を必要とする。また、前記冷却溶媒と前記押出繊維膜と
の間に、前記溶媒成分からなる分離被覆層を形成することが必要となる。さらに
、前記押出繊維膜は、前記冷却溶媒と直ちに接触されるものではなく、押出ヘッ
ドの下側部分を通った後に接触される。
US Pat. No. 5,395,570 discloses making hollow fiber membranes by extrusion. Specifically, using a quadrupole extrusion head, the hollow fibers are extruded together with a lumen filling solution, a coating layer, a cooling solvent, and the like. This method requires a complicated extrusion head and complicated control means. Further, it is necessary to form a separation coating layer composed of the solvent component between the cooling solvent and the extruded fiber membrane. Further, the extruded fiber membrane is not immediately contacted with the cooling solvent, but rather after passing through the lower portion of the extrusion head.

【0020】 USP4,564,488は、多孔質繊維及び多孔質膜を準備する工程を開示している。こ
の工程は、重合体及びこの重合体に対して不活性な溶液の均一な混合物を形成す
る工程を含む。この混合物は、完全な混和性を示す温度領域を有していることが
必要であり、混和性のギャップが生じるような温度領域を有していることが必要
である。この混合物は、分離温度以上の温度において、好ましくは全体若しくは
大部分が不活性の液体を含む浴中に押し出される。浴内は、前記分離温度以下に
保持される。しかしながら、前記均一混合物が、全体あるいは大部分を不活性溶
液で満たされた浴中に直ちに押し出すことについては開示もされていないし、ク
レイムもされていない。前記特許の開示範囲内である汎用の重合体にも、フッ化
熱可塑性重合体に関する記載はない。また、高温状態から冷却浴へ直ちに押し出
すことを要求する方法についても言及していない。
US Pat. No. 4,564,488 discloses a process for preparing a porous fiber and a porous membrane. This step involves forming a homogeneous mixture of the polymer and a solution inert to the polymer. The mixture must have a temperature region that exhibits complete miscibility, and must have a temperature region that causes a miscibility gap. The mixture is extruded at a temperature above the separation temperature, preferably into a bath containing the whole or mostly inert liquid. The inside of the bath is kept at or below the separation temperature. However, it is neither disclosed nor claimed that the homogeneous mixture is immediately or entirely extruded into a bath filled with an inert solution. The general-purpose polymer within the disclosure range of the patent does not describe the fluorinated thermoplastic polymer. Nor does it mention a method that requires immediate extrusion from a hot state to a cooling bath.

【0021】 WO95/02447は、非対称性のPTFE膜を開示している。このPTFE膜は、所定の基板
上に約340℃に加熱されたフッ化シクロアルカン中のPTFE溶液をコーティング
し、膜の一方の面が他方の面よりも非多孔性となるように前記溶媒を除去すると
ともに、前記PTFEを冷却する。そして、前記基板を除去する。支持されていない
中空膜にこの方法を用いることについては、全く言及されていない。
WO 95/02447 discloses an asymmetric PTFE membrane. The PTFE membrane is coated on a predetermined substrate with a PTFE solution in cycloalkane fluoride heated to about 340 ° C., and the solvent is applied such that one side of the membrane is less porous than the other. While removing, the PTFE is cooled. Then, the substrate is removed. There is no mention of using this method for unsupported hollow membranes.

【0022】 USP4,443,116は、多孔質のフッ化重合体構造を作製する工程について開示して
いる。利用できる重合体としては、フッ化スルフォニル基(-SO2F)、スルフォ
ン酸塩(SO3Z)、又はカルボキシル官能基(COOZ)を有するテトラフルオロエチレン
及びフッ化ビニルエーテルの共重合体である。ここで、Zは、カチオンを示す。
極性の官能基は、溶解性を促進させる。熱誘導相分離法は、冷却及び相分離の後
、溶媒を結晶化させなければならない場合に用いられる。前記溶媒は、固相状態
で除去される。多孔質構造や透過性についてのデータは何ら与えられていない。
US Pat. No. 4,443,116 discloses a process for making a porous fluorinated polymer structure. Polymers that can be used include sulfonyl fluoride groups (—SO 2 F), sulfonates (SO 3 Z), or copolymers of tetrafluoroethylene and vinyl fluoride ethers having a carboxyl functional group (COOZ). Here, Z represents a cation.
Polar functional groups promote solubility. Heat-induced phase separation is used when the solvent must be crystallized after cooling and phase separation. The solvent is removed in a solid state. No data is provided on the porous structure or permeability.

【0023】 PTFE、POLY(PTFE-CO-PFVAE)、及びFEPシート膜は、USP5,158,680に開示されて
いる。そこにおいては、1μm以下の粒子状のPTFEが分散した水溶液と、フィラ
メント状の重合体とが混合され、膜状の形成されるとともに、溶解温度以上に加
熱された後、前記フィラメント状の重合体を除去することが記載されている。
PTFE, POLY (PTFE-CO-PFVAE), and FEP sheet membranes are disclosed in US Pat. No. 5,158,680. There, an aqueous solution in which 1 μm or less of particulate PTFE is dispersed and a filamentous polymer are mixed to form a film, and after being heated to a melting temperature or higher, the filamentous polymer is heated. Is described.

【0024】 超純水の濾過においては、前記膜から抽出残留物質が極めて低いレベルで取り
除かれていることが必要である。TIPSプロセスは、押し出し後において、低分子
量の押出溶媒の除去のみを要求する。この物質は、溶媒を用いた抽出によって簡
易に除去することができる。POLY(PTFE-CO-PFVAE)及びFEPは、前記抽出溶媒に対
しては不活性であるので、膜特性の変化は生じない。前記膜の多孔性、及び前記
低分子量溶媒の高い拡散性に起因して、抽出は簡易かつ完全に行なうことができ
る。重合体や樹脂から抽出を経て作製された膜は、拡散速度の遅い重合体や樹脂
を除去するという本来的な困難性を伴った要求に合致するものである。
In the filtration of ultrapure water, it is necessary that extremely low levels of extraction residues are removed from the membrane. The TIPS process requires only removal of the low molecular weight extrusion solvent after extrusion. This substance can be easily removed by extraction with a solvent. Since POLY (PTFE-CO-PFVAE) and FEP are inactive against the extraction solvent, no change in membrane characteristics occurs. Due to the porosity of the membrane and the high diffusivity of the low molecular weight solvent, extraction can be performed easily and completely. A membrane produced by extraction from a polymer or resin meets the inherently difficult requirement of removing a polymer or resin with a low diffusion rate.

【0025】 TIPS法を経て作製された従来のPOLY(PTFE-CO-PFVAE)膜及びFEP膜は、エアーギ
ャップから押し出すことを要求していた。TIPSプロセスによって作製されたPOLY
(PTFE-CO-PFVAE)膜及びFEP膜は、USP4,902,456、USP4,906,377、USP4,990,294、
及びUSP5,032,274に開示されている。USP4,902,456及びUSP4,906,377においては
、前記膜がクラック状の開口又は、単一孔あるいは連結孔を有する高密度表面相
を有することが記載されている。USP4,990,294及びUSP5,032,274には、成形され
た膜が金型内に存在する時点において、分離溶剤のコーティングを行なうことが
開示されている。一例において、シート状の膜は横方向に伸縮する。高い押出温
度で溶媒を急速に蒸発させると、前記膜に対して表皮部分を生成するとともに、
表面多孔性の制御を十分に行なうことができなくなる。
The conventional POLY (PTFE-CO-PFVAE) film and the FEP film manufactured through the TIPS method have been required to be extruded from an air gap. POLY made by TIPS process
(PTFE-CO-PFVAE) membrane and FEP membrane are USP 4,902,456, USP 4,906,377, USP 4,990,294,
And USP 5,032,274. U.S. Pat. Nos. 4,902,456 and 4,906,377 describe that the membrane has a crack-like opening or a high-density surface phase with single or connected holes. US Pat. No. 4,990,294 and US Pat. No. 5,032,274 disclose that a separated solvent is coated when a formed membrane is present in a mold. In one example, the sheet-like film expands and contracts in the lateral direction. Rapid evaporation of the solvent at high extrusion temperatures produces a skin on the membrane,
It becomes impossible to sufficiently control the surface porosity.

【0026】 この表皮に関する問題を克服すべく、溶媒コーティング法及びポストストレッ
チング法が前記発明者によって採用されている。溶媒コーティング法では、溶媒
、約300℃まで加熱された熱ハロゲン化炭素オイルが、金型内で溶解するやい
なや前記溶融体の表面をコーティングするために用いられている。一方、この方
法は蒸発を抑制するので、他の工程上の問題を引き起こす。第1に、熱ハロゲン
化炭素オイルは液滴を形成する傾向があるため、熱溶媒を用いて溶融表面を均一
にコーティングすることは非常に困難である。均一なコーティングを行なう代わ
りに、前記熱溶媒コーティングを前記溶融表面に対してストリーク状に形成する
場合もある。溶液が冷却され、固化された後、前記溶媒を不均一に塗布したこと
に起因して、前記膜の表面は平坦でない多孔性の形状を呈する。第2に、前記オ
イルの温度は均一ではなく、得られた膜も、その表面を非平面的な冷却硬化する
ことに起因して、その特性が大きく変化してしまう。第3に、前記熱オイルは、
前記押し出された融体を軟化させてしまう傾向があり、押し出された繊維が加工
中に分離破壊してしまう傾向がある。
To overcome this skin problem, a solvent coating method and a post-stretching method have been adopted by the inventor. In the solvent coating method, a solvent, a hot halogenated carbon oil heated to about 300 ° C., is used to coat the surface of the melt as soon as it dissolves in the mold. On the other hand, this method suppresses evaporation and causes other process problems. First, it is very difficult to coat a molten surface uniformly with a hot solvent because hot halogenated carbon oils tend to form droplets. Instead of providing a uniform coating, the thermal solvent coating may be streaked to the molten surface. After the solution has cooled and solidified, the surface of the membrane has an uneven, porous shape due to uneven application of the solvent. Second, the temperature of the oil is not uniform, and the properties of the obtained film are greatly changed due to non-planar cooling and hardening of the surface. Third, the hot oil is
The extruded melt tends to soften and the extruded fibers tend to break apart during processing.

【0027】 ポストストレッチング処理なる技術が、表皮を有するPFA膜の透過性を向上さ
せることができるということがUSP4,990,294及びUSP5,032,274に開示された。ス
トレッチングは、透過性を実質的に増加させることができる一方で、望ましくな
い副作用効果をもたらす。第1に、ストレッチングを効果あらしめるためには、
基になる表皮部分を有する膜が、厚さ及び強度の点において均一であることが必
要である。膜がストレッチされるに際しては、基の膜の不均一性がさらに増大さ
れる。この理由は、同じストレッチ強度の下では、強度の弱い部分が強度の強い
部分以上に伸長されてしまうからです。上述したように、溶剤コーティング技術
を用いて膜を作製することが難しい。溶剤コーティング技術を用いない場合、ポ
ロゲン(porogen)を多量に蒸着することにより、ダイリップ上に乾燥した重合体
を製造することができる。この堆積された乾燥重合体は融体表面を擦傷し、膜内
に直線状の潜在的な脆弱部分を生成してしまう。ストレッチングにおいて、この
ような膜は前記直線状の脆弱部分から分離破壊してしまう場合があった。
It has been disclosed in US Pat. Nos. 4,990,294 and 5,032,274 that a technique called post-stretching treatment can improve the permeability of a PFA membrane having an epidermis. While stretching can substantially increase permeability, it has undesirable side effects. First, in order for stretching to be effective,
It is necessary that the film having the underlying skin portion is uniform in thickness and strength. As the film is stretched, the non-uniformity of the underlying film is further increased. The reason for this is that under the same stretch strength, the weaker part is stretched more than the strong part. As described above, it is difficult to form a film using a solvent coating technique. Without solvent coating technology, a large amount of porogen can be deposited to produce a dried polymer on a die lip. The deposited dry polymer scratches the melt surface, creating linear potential weaknesses in the film. In stretching, such a film sometimes separates and breaks from the linear weak portion.

【0028】 したがって、繊維表面から溶剤を急速に蒸発除去することが望ましく、コーテ
ィング技術やストレッチ技術を用いることは難しい。また、浸透性や保持力を高
めるためには、膜表面の全体をなるべく効率よく用いることが好ましい、このた
めには高い表面多孔性を有する表皮部分を有しない膜を製造することが好ましい
Therefore, it is desirable to rapidly evaporate and remove the solvent from the fiber surface, and it is difficult to use a coating technique or a stretching technique. In order to increase the permeability and the holding power, it is preferable to use the entire surface of the membrane as efficiently as possible. To this end, it is preferable to produce a membrane having a high surface porosity without a skin portion.

【0029】 さらには、高い溶解性の気体成分を低表面張力の液相内に輸送する目的を達成
するためには、多孔性の中空繊維接触器を用いることが好ましい。
Furthermore, in order to achieve the purpose of transporting a highly soluble gas component into a liquid phase having a low surface tension, it is preferable to use a porous hollow fiber contactor.

【0030】[0030]

【発明を解決するための手段】Means for Solving the Invention

本発明は、高い流動性を有するとともに、表皮を有しないスキンフリーの中空
繊維膜、さらには微多孔膜をフッ化熱可塑性重合体、特には、ポリテトラフルオ
ロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル共重合体(POLY(PTFE-CO-PFVAE))又
はポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン(FEP)から製造し、
提供する。これらの膜は、何らの問題も生じることなく、苛酷な化学環境におい
ても使用することができる。先行技術の膜と比較した場合、本発明の膜は高い表
面多孔性を示し、高い浸透性すなわち流動性を示すようになる。
The present invention has a high fluidity and a skin-free hollow fiber membrane having no skin, and furthermore, a microporous membrane is made of a fluorinated thermoplastic polymer, particularly, a polytetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer. Manufactured from (POLY (PTFE-CO-PFVAE)) or polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP),
provide. These films can be used in harsh chemical environments without any problems. When compared to prior art membranes, the membranes of the present invention exhibit a high surface porosity and a high permeability or flow.

【0031】 本発明の一態様としては、フッ化熱可塑性重合体、特に、ポリテトラフルオロ
エチレン−フッ化アルキルビニルエーテル共重合体(POLY(PTFE-CO-PFVAE))又は
ポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン)(FEP)から多孔性中空
接触器膜を製造し、提供し、さらにはそれらの用途を提供する。
As one embodiment of the present invention, a fluorinated thermoplastic polymer, in particular, a polytetrafluoroethylene-fluoroalkylvinylether copolymer (POLY (PTFE-CO-PFVAE)) or polytetrafluoroethylene-hexafluoro Manufacture and provide porous hollow contactor membranes from (propylene) (FEP) and further provide their use.

【0032】 また、これらの膜の製造方法が提供される。この製造方法は、多孔性構造及び
多孔性膜を製造する際の、熱誘導相分離(Thermally Induced Phase Separation
:TIPS)法に基づく。製造者らによって供給されるよりも小さい大きさにまで粉
砕された重合体ペレット、及びクロロトリフルオロエチレンオリゴマーなどの溶
剤の混合物は、ペースト又はペースト状になるまで混合される。前記重合体は、
おおよそ12重量%−35重量%となるように混合される。前記溶剤は、得られ
た溶液が押し出され冷却された際に、膜形成が固相−液相状態よりもむしろ液相
−液相状態で行なわれるように選択される。
Further, a method for producing these films is provided. This production method uses a thermally induced phase separation in producing a porous structure and a porous membrane.
: TIPS) method. A mixture of polymer pellets, ground to a smaller size than supplied by the manufacturers, and a solvent, such as a chlorotrifluoroethylene oligomer, is mixed until a paste or paste is formed. The polymer is
It is mixed to be approximately 12% to 35% by weight. The solvent is selected such that when the resulting solution is extruded and cooled, film formation occurs in a liquid-liquid phase rather than a solid-liquid phase.

【0033】 好ましい溶剤は、クロロトリフルオロエチレンの飽和低分子量重合体である。
具体的には、Halocarbon Products Corporation、River edge, NJの商標名HaloV
ac60である。上臨界溶解温度を形成するための加熱工程において、重合体を溶
解できるような溶剤が選択される。但し、その温度で過度に沸騰しないことが要
求される。
Preferred solvents are saturated low molecular weight polymers of chlorotrifluoroethylene.
Specifically, Halocarbon Products Corporation, River edge, NJ brand name HaloV
ac60. In the heating step for forming the upper critical solution temperature, a solvent capable of dissolving the polymer is selected. However, it is required not to boil excessively at that temperature.

【0034】 繊維押出はスピニングによって参照され、金型出口から取り出し台までの押出
繊維長さは、スピンラインによって参照される。前記ペーストは、所定量が計量
されて加熱された押出機バレル内に充填される。前記バレル内は、上臨界溶液温
度以上に加熱されているため、前記ペーストは分解される。次いで、均一な溶液
は、アニュラ金型を通じて液体冷却浴内に直接的に押し出される。前記液体冷却
浴は、前記重合体溶液の上臨界溶液温度以下の温度に保持されている。好ましい
液体冷却浴は、押出温度においても前記熱可塑性樹脂に対して溶解性を示さない
ものである。
[0034] Fiber extrusion is referenced by spinning, and the extruded fiber length from the mold exit to the take-off is referenced by a spin line. The paste is filled into a heated extruder barrel that is weighed in a predetermined amount. Since the inside of the barrel is heated above the upper critical solution temperature, the paste is decomposed. The homogeneous solution is then extruded directly through an annular mold into a liquid cooling bath. The liquid cooling bath is maintained at a temperature equal to or lower than the upper critical solution temperature of the polymer solution. Preferred liquid cooling baths do not show solubility in the thermoplastic resin even at the extrusion temperature.

【0035】 冷却過程において、加熱されることによって形成された溶液は相分離し、ゲル
状の繊維が形成される。金型チップは、垂直スピニングに対して僅かに沈んだ状
態となっている。すなわち、前記スピンラインが下方に下がっている。水平方向
のスピニングに対しては、特別に設計された金型が使用される。水平方向のスピ
ニングにおいては、前記スピンラインは水平方向に維持され、少なくとも第1の
ガイドロールまでの面内に保持される。金型は、絶縁された壁に対して堅固に固
定され、金型チップは前記絶縁壁において液体シールを有する開口部を貫通する
。液体流を冷却するためのトラウは、金型ノーズ出口が上述した沈んだ状態を保
持するように、前記絶縁壁と対向する側の凹部に配置される。冷却媒は前記トラ
ウ内を流れると共に、前記トラウの比較的浅くなった領域にオーバーフローする
。そして、前記金型ノーズ出口が冷却媒中に浸水する状態を保持する。上述した
垂直スピニング及び水平スピニングのいずれの場合においても、過度の冷却を防
止して、溶液温度を簡単に上昇させることができるように、ブースターヒータ及
び温度制御手段が用いられる。次いで、分解した溶液は抽出によって除去され、
得られた中空繊維膜は膜収縮や破壊が生じないような条件下で、乾燥される。前
記乾燥温度は、200−300℃である。
In the cooling process, the solution formed by heating undergoes phase separation, and gel-like fibers are formed. The mold tip is slightly sunk with respect to vertical spinning. That is, the spin line is lowered. For horizontal spinning, specially designed dies are used. In horizontal spinning, the spin line is maintained in the horizontal direction and is held at least in the plane up to the first guide roll. The mold is firmly fixed to the insulated wall and the mold tip passes through an opening with a liquid seal in said insulating wall. A trough for cooling the liquid flow is arranged in the recess on the side facing the insulating wall so that the mold nose outlet maintains the above-mentioned sunk state. The coolant flows through the trough and overflows into a relatively shallow region of the trough. Then, the mold nose outlet is kept in a state of being immersed in the cooling medium. In both the vertical spinning and the horizontal spinning described above, a booster heater and a temperature control means are used so as to prevent excessive cooling and to easily raise the solution temperature. The decomposed solution is then removed by extraction,
The resulting hollow fiber membrane is dried under conditions that do not cause membrane shrinkage or breakage. The drying temperature is 200-300C.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

多孔質膜の製造に携わる当業者であれば、本発明の教示するところに従えば、
フッ化熱可塑性重合体から表皮部分のない中空多孔質膜を作製することができる
ことを理解できるであろう。本発明においては、前記フッ化熱可塑性樹脂が溶剤
中に溶解され、上臨界溶液温度を有する溶液が作製される。そして、前記溶液が
冷却される際に、液相−液相分離によって2相に分離される。このような重合体
としては、ポリテトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル共重合
体(POLY(PTFE-CO-PFVAE))又はポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロピレン)(FEP)を例示することができる。PFAテフロン(登録商標)は、前記ポ
リテトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル共重合体の具体例で
あり、この場合、前記アルキル基は大部分あるいは総てがプロピル基である。ま
た、FEPテフロン(登録商標)は、ポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレンの具体例である。いずれもデュポン社によって提供されている。
Those skilled in the art of manufacturing porous membranes, according to the teachings of the present invention,
It will be appreciated that hollow porous membranes without skin portions can be made from fluorinated thermoplastic polymers. In the present invention, the fluorinated thermoplastic resin is dissolved in a solvent to produce a solution having an upper critical solution temperature. Then, when the solution is cooled, it is separated into two phases by liquid-liquid phase separation. Examples of such a polymer include a polytetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer (POLY (PTFE-CO-PFVAE)) or polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP). PFA Teflon (registered trademark) is a specific example of the polytetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer, and in this case, the alkyl group is mostly or entirely a propyl group. FEP Teflon (registered trademark) is a specific example of polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene. Both are provided by DuPont.

【0037】 商標名Neofron PFA(Daikin Industries)は、上記PFAテフロン(登録商標)と
類似の重合体である。前記ポリテトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニル
エーテル共重合体のアルキル基が、主にメチル基である場合については、USP5,4
63,006に記載されている。好ましい重合体は、PTFE/PFVAE共重合体の商標名Hyfr
on620であり、Ausimont USA, Inc.,Thorofare, NJ.において供されている。
[0037] Neofron PFA (Daikin Industries) is a polymer similar to PFA Teflon (registered trademark). When the alkyl group of the polytetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer is mainly a methyl group, USP5,4
63,006. A preferred polymer is the PTFE / PFVAE copolymer Hyfr.
on620 and provided at Ausimont USA, Inc., Thorofare, NJ.

【0038】 PTFE/PFVAE共重合体、PFA及びFEPに対しては、クロロトリフルオロエチレンの
飽和低分子量重合体が好ましい溶剤であることが判明した。具体的には、Haloca
rbon Products Corporation, River Edge, NJで供される商標名HaroVac60である
For PTFE / PFVAE copolymer, PFA and FEP, a saturated low molecular weight polymer of chlorotrifluoroethylene has been found to be the preferred solvent. Specifically, Haloca
HaroVac60 trade name provided by rbon Products Corporation, River Edge, NJ.

【0039】紡糸成分 重合体及び溶媒が、前記重合体に対して前記溶媒が好ましい重量割合となるよ
うに混合されてペーストを構成し、容器内に充填される。前記重合体は、適当な
粉砕工程によって100−1000μm、好ましく300μmの大きさの粒子状
に粉砕処理される。粒子径が大きすぎると、好ましい加熱工程において完全に溶
解させることができず、長時間の加熱を必要とする。粒子径が小さすぎると、高
コストの粉砕処理が必要となり、製造工程全体が高コストとなる。前記重合体は
、前記混合物中において約12−35重量%含まれる。その含有量が35重量%
を超えると、最適な多孔率が得られなくなり、12重量%よりも小さくなると、
得られた繊維膜の強度が劣化してしまう。
The spinning component polymer and the solvent are mixed so that the solvent has a preferable weight ratio with respect to the polymer to form a paste, and the paste is filled in a container. The polymer is pulverized into particles having a size of 100 to 1000 μm, preferably 300 μm, by an appropriate pulverization process. If the particle diameter is too large, the particles cannot be completely dissolved in a preferable heating step, and long-time heating is required. If the particle size is too small, a high-cost pulverization process is required, and the entire manufacturing process becomes expensive. The polymer comprises about 12-35% by weight in the mixture. 35% by weight
When it exceeds, the optimal porosity cannot be obtained, and when it is less than 12% by weight,
The strength of the obtained fiber membrane deteriorates.

【0040】 クロロトリフルオロエチレンの飽和低分子量重合体としては、商標名 HaroVa
c60(Halocarbon Products Corporation)を挙げることができる。溶剤は、上臨
界溶液温度まで加熱した際に、前記重合体を溶解することのできるものを選択す
る。但し、その温度において過度に沸騰しないことが要求される。溶媒の沸点以
上の温度で、前記重合体を溶解させる場合は、押出の際に気泡が発生し、スピン
ラインが破損してしまう。この溶媒は、純粋に単一成分から構成されている必要
はなく、クロロトリフルオロエチレンの低分子量重合体の異なる分子量のもの同
士を混合させたり、異なる共重合比のもの同士を混合させたりしたものを用いる
こともできる。このような混合物は、溶解性と沸点特性とが調和するように調整
される。
As a saturated low molecular weight polymer of chlorotrifluoroethylene, a trade name of HaroVa
c60 (Halocarbon Products Corporation). As the solvent, a solvent capable of dissolving the polymer when heated to the upper critical solution temperature is selected. However, it is required not to boil excessively at that temperature. When the polymer is dissolved at a temperature equal to or higher than the boiling point of the solvent, bubbles are generated during extrusion, and the spin line is broken. The solvent did not need to be composed of a purely single component, but rather mixed low molecular weight polymers of chlorotrifluoroethylene with different molecular weights or mixed with different copolymerization ratios. Those can also be used. Such a mixture is adjusted so that solubility and boiling point characteristics are in harmony.

【0041】溶解及び押出 前記ペーストは、汎用の2重スクリュー押出機の加熱混合領域に所定量充填さ
れ、溶媒の劣化を防ぐため、不活性雰囲気下、好ましく窒素雰囲気下において、
約270−320℃間の好ましい温度、より好ましくは、285−310℃にま
で加熱する。この加熱温度は、使用する前記重合体の融解温度に依存する。前記
押出機は、加熱された溶液をインラインの加熱計量ポンプに搬送し、前記溶液を
アニュラ金型に供給して押出速度を制御する。適宜、インラインフィルターを用
いることができる。
Melting and Extrusion The paste is filled in a predetermined amount in a heating and mixing area of a general-purpose double screw extruder, and is heated under an inert atmosphere, preferably under a nitrogen atmosphere, in order to prevent deterioration of the solvent.
Heat to a preferred temperature between about 270-320C, more preferably to 285-310C. The heating temperature depends on the melting temperature of the polymer used. The extruder conveys the heated solution to an in-line heating metering pump and supplies the solution to an annular mold to control the extrusion speed. As appropriate, an in-line filter can be used.

【0042】繊維押出 中空繊維膜を作製する際には、シート状膜の作製工程に存在しない困難な事態
に遭遇する。シート状膜を作製する際には、目的とする膜が固化するまでは所定
の状態で支持されている。中空繊維膜を高温度で作製するに際しては、上述した
数々の問題がより重大になってくる。中空繊維膜は、重合体溶液あるいは重合体
分散液を、同心円状の2重管から構成される金型の溝部分から押出すことによっ
て形成される。内管は、液体成分又は気体成分を輸送し、固化過程におけるルー
メンを規定する内径を保持する。
When fabricating a fiber extruded hollow fiber membrane, a difficult situation not encountered in the process of fabricating a sheet-like membrane is encountered. When producing a sheet-like film, it is supported in a predetermined state until the target film is solidified. When fabricating a hollow fiber membrane at a high temperature, the above-mentioned problems become more serious. The hollow fiber membrane is formed by extruding a polymer solution or a polymer dispersion from a groove portion of a mold composed of concentric double tubes. The inner tube carries a liquid or gaseous component and maintains an inner diameter that defines a lumen during the solidification process.

【0043】 実際の操作においては、前記重合体溶液は、ルーメン溶液とともに、液体浴に
共押出される。本発明の熱誘導相分離法においては、前記液体浴は、使用される
べき前記重合体溶液が相分離を起こすような温度に保持する。成形された前記溶
液は冷却され、相分離が行なわれた後、得られた繊維は固化される。ロール又は
ウエブ状のキャリア上に被覆あるいは押出されてなる平らなシート状膜、またマ
ンドレールの内表面又は外表面に形成された管状膜と異なり、押出された中空繊
維膜は、固化される間支持されない。押出された溶液は支持されていないので、
その繊維を冷却浴を介して輸送する原動力は、それが固化する際に成形された溶
液に対して直接的に作用する。この原動力が大きすぎると、前記繊維を分離させ
てしまう。
In actual operation, the polymer solution is co-extruded with a rumen solution into a liquid bath. In the thermally induced phase separation method of the present invention, the liquid bath is maintained at a temperature such that the polymer solution to be used undergoes phase separation. After the formed solution is cooled and phase separation is performed, the obtained fiber is solidified. Unlike a flat sheet-like membrane coated or extruded on a roll or web-like carrier, or a tubular membrane formed on the inner or outer surface of a mandrel, an extruded hollow fiber membrane is not solidified during solidification. Not supported. The extruded solution is not supported, so
The driving force for transporting the fibers through the cooling bath acts directly on the formed solution as it solidifies. If the driving force is too large, the fibers will be separated.

【0044】 本発明の繊維膜の製造方法においては、克服しなければならない2つの相互に
関連した問題がある。これらは、高透過性の無表皮膜を作製する際、及び実用的
な速度で連続的に製造するに足る十分な強度を有する溶液を押出すようにする際
に必然的なものである。フッ化熱可塑性樹脂は、約260−300℃の高温にお
いて融解するが、溶解するのは困難である。溶解できる溶媒はほとんど知られて
おらず、クロロトリフルオロエチレンの飽和低分子量重合体でさえある程度の限
界がある。分子量が大きくなれば沸点も上昇する。TIPS工程においては、溶媒の
沸点が重合体の融解温度よりも25−100℃高いこと、及び押出温度において
は、あまり揮発しないことは共通に認識されている(Lloyd, D.R.et al, J. Mem
brane Sci. 64, 1-11(1991))。しかしながら、約280℃よりも高い沸点を有
する、前記クロロトリフルオロエチレンの飽和低分子量重合体からなる溶媒は、
上述した重合体に対して適しているとは言えない。
There are two interconnected problems that need to be overcome in the fiber membrane manufacturing method of the present invention. These are indispensable in producing a highly permeable surfaceless film and in extruding a solution having sufficient strength to be continuously produced at a practical speed. Fluorinated thermoplastics melt at high temperatures of about 260-300 ° C., but are difficult to dissolve. Very few solvents are known to be soluble, and even saturated low molecular weight polymers of chlorotrifluoroethylene have certain limitations. As the molecular weight increases, the boiling point also increases. It is commonly recognized that in the TIPS process, the boiling point of the solvent is 25-100 ° C. above the melting temperature of the polymer and that it does not volatilize significantly at the extrusion temperature (Lloyd, DR et al, J. Mem.
brane Sci. 64, 1-11 (1991)). However, solvents comprising a saturated low molecular weight polymer of chlorotrifluoroethylene having a boiling point greater than about 280 ° C.
It is not suitable for the above-mentioned polymers.

【0045】 したがって、前記重合体の融解温度より低いか同等の沸点を有する溶媒を使用
できるようにすることが要求される。このような温度においては、溶媒は極めて
揮発性を呈するようになる。エアーギャップを用いることによって、このエアー
ギャップ中へ溶媒が急速に失われるようになる場合は、繊維表面における重合体
濃度を増大させることができ、低透過性の表皮膜が得られる。前記溶媒の急速な
蒸発によって生じる表皮形成を防止すべく、金型出口は、冷却浴内に浸水させる
Therefore, it is required that a solvent having a boiling point lower than or equal to the melting temperature of the polymer can be used. At such temperatures, the solvent becomes very volatile. If the use of an air gap results in a rapid loss of solvent into the air gap, the polymer concentration on the fiber surface can be increased, resulting in a low permeability surface coating. The mold outlet is submerged in a cooling bath to prevent skin formation caused by rapid evaporation of the solvent.

【0046】 見かけ上は簡単に見えるが、浸水押出は、実用化に際しては事実極めて困難で
ある。TIPS工程において、加熱された押出物は、エアーギャップを通過した後、
冷却表面又は冷却浴に接触する。エアーギャップは、金型出口から冷却面又は固
化面までの距離であり、融体物を引き抜く際には極めて重要な役割を果たす。引
き抜きは、膜の壁面の厚さと金型の溝空間との比によって定義される。エアーギ
ャップによって前記融体物の引き抜き動作を加速的に行なうことができ、高速か
つ経済的な速度で引き抜きを行なうことができる。しかしながら、中空繊維浸水
押出においては、金型から冷却浴に押出される際に、押出繊維が急速に冷却され
、固化してしまう。したがって、引き抜く際の抵抗が増大してしまう。完全に固
化していない場合は、破壊してしまう傾向が強い。したがって、低い引抜率で、
前記繊維をスピンさせることが必要である。
Although seemingly simple, submerged extrusion is actually extremely difficult to put to practical use. In the TIPS process, the heated extrudate passes through an air gap,
Contact cooling surface or cooling bath. The air gap is the distance from the mold outlet to the cooling surface or the solidification surface, and plays a very important role in extracting the melt. Pull-out is defined by the ratio of the wall thickness of the membrane to the groove space of the mold. With the air gap, the melt can be pulled out at an accelerated speed, and the melt can be drawn out at a high speed and at an economical speed. However, in hollow fiber immersion extrusion, when extruded from a mold into a cooling bath, the extruded fibers are rapidly cooled and solidified. Therefore, resistance at the time of pulling out increases. If it is not completely solidified, it tends to break. Therefore, with a low drawing rate,
It is necessary to spin the fibers.

【0047】 本発明では、浸水押出を完全に行なうことができ、エアーギャップなどは必要
としない。第1に、引き抜きに伴う問題を回避すべく、中空繊維金型は、約35
0−400μmの尋常でないくらい狭小化された金型ギャップを有するように作
製される。この金型ギャップは、繊維膜の壁面厚さを決定する。このギャップの
大きさは、最終的な繊維の大きさに大変近く、最小限の引き抜き操作を行なうだ
けでよい。金型は、約1/16インチの大きさのチップのみが、冷却媒に接触す
るように設計し、加工する。このような変更は、本方法を確実なものとするうえ
で重要である。冷却媒の温度は、金型本体の温度よりも十分に低いので、汎用の
金型を浸水させることによって、金型の温度は低下してしまい、溶液を十分に流
通させることができなくなる。金型チップのみを浸水させても、そのチップ温度
が減少してしまう。この場合、マイクロ熱電対及び戦略的に配置されたブースタ
ーヒータを用い、金型チップの温度を制御するとともに、前記金型チップの部分
における溶液温度を増大させる。
In the present invention, immersion extrusion can be performed completely, and no air gap or the like is required. First, the hollow fiber mold is about 35
It is fabricated with a mold gap that is unusually narrow, 0-400 μm. This mold gap determines the wall thickness of the fiber membrane. The size of this gap is very close to the final fiber size and requires only a minimal pull-out operation. The mold is designed and processed so that only a chip having a size of about 1/16 inch is in contact with the coolant. Such changes are important in ensuring the method. Since the temperature of the cooling medium is sufficiently lower than the temperature of the mold body, the temperature of the mold is lowered by immersing the general-purpose mold, so that the solution cannot be sufficiently circulated. Even if only the mold tip is submerged, the temperature of the tip is reduced. In this case, a micro-thermocouple and a strategically arranged booster heater are used to control the temperature of the mold tip and increase the solution temperature at the mold tip.

【0048】 繊維は2つの態様、すなわち、図1及び2から明らかなように、水平又は垂直
に押出すことができる。溶液は、計量ポンプによりアニュラ金型を通じて、容積
率で計量され、スピンラインの作業能力におおよそ合致するようにしている。こ
れは、繊維のドローダウンを防止し、脆弱な押出部分の破壊を防止するものであ
る。金型の内径及び外径、並びに溝間隔は、最終的な繊維を得るに必要な大きさ
に設定する。実際的な繊維膜を得るには、壁厚が100−250μm、好ましく
は150−200μmである。スピンラインの作業能率は、繊維の大きさ及び押
出速度に依存する。約20−200フィート/分の処理速度の作業を行なうこと
ができ、好ましい処理速度としては100フィート/分である。
The fibers can be extruded horizontally or vertically, as is evident from FIGS. 1 and 2. The solution is metered by volume through an annular mold by a metering pump to approximately match the working capacity of the spin line. This is to prevent drawdown of the fibers and breakage of the fragile extrusion. The inner and outer diameters of the mold and the groove spacing are set to the sizes necessary to obtain the final fiber. To obtain a practical fiber membrane, the wall thickness should be 100-250 μm, preferably 150-200 μm. The working efficiency of the spin line depends on the fiber size and the extrusion speed. Operations at processing speeds of about 20-200 feet / minute can be performed, with a preferred processing speed being 100 feet / minute.

【0049】 繊維押出の間、金型の内径部分は繊維ルーメンが崩壊するのを防止すべく、連
続的な流体で満たす。ルーメン液体の流量は、繊維に対して制御不可能な変化が
生じるのを防止すべく、注意深く制御することが要求される。前記液体は、金型
又は押出した繊維内で沸騰しないような、十分に高い沸点を有することが要求さ
れる。このような沸騰は、ルーメン内において気泡を生じさせ、繊維破壊を生じ
させてしまう。繊維膜の内表面を密にすることによって、繊維膜の内壁面に対し
、前記ルーメン液体が影響を及ぼさないようにする。例えば、ルーメン液体及び
内壁面の接触界面において、加熱溶液を凝固させることによって、又は前記界面
から溶媒を抽出し、表面の重合体濃度を増大させる。ルーメン液体は、室温にお
いて金型内に計量され、200℃に予備加熱される。
During fiber extrusion, the inner diameter of the mold is filled with a continuous fluid to prevent the fiber lumen from collapsing. The flow rate of the rumen liquid needs to be carefully controlled to prevent uncontrollable changes in the fibers. The liquid is required to have a sufficiently high boiling point so that it does not boil in the mold or the extruded fibers. Such boiling causes air bubbles in the lumen and fiber breakage. By making the inner surface of the fiber membrane dense, the lumen liquid is prevented from affecting the inner wall surface of the fiber membrane. For example, at the contact interface between the rumen liquid and the inner wall surface, by solidifying the heated solution or by extracting the solvent from the interface, to increase the polymer concentration on the surface. The rumen liquid is metered into the mold at room temperature and preheated to 200 ° C.

【0050】 金型は、標準的なクロスヘッド金型から構成され、この金型には金型ノーズが
取り付けられている。この金型は、2つの温度制御領域を有している。前記金型
の前部は270−320℃、好ましくは280−290℃の温度範囲に保持する
。金型ノーズは、金型出口を含んでおり、290−320℃、好ましくは300
−310℃に制御する。金型ノーズ加熱領域は、溶液温度をその溶媒の沸点近傍
あるいはそれ以上の温度まで簡易に上昇させることができる。
The mold is comprised of a standard crosshead mold, which has a mold nose. This mold has two temperature control regions. The front of the mold is kept in a temperature range of 270-320C, preferably 280-290C. The mold nose includes a mold outlet and is at 290-320 ° C, preferably at 300 ° C.
Control to -310 ° C. The mold nose heating region can easily raise the solution temperature to a temperature near or above the boiling point of the solvent.

【0051】 図1は、垂直繊維スピニングに用いる金型ノーズを示す。溶液は、クロスヘッ
ド金型から循環口3に導入され、金型出口3に輸送される。ルーメン液体は、導
入口2において金型ノーズに導入され、金型出口から排出される。ヒータ5は、
前記溶液を溶融状態で保持する。温度センサー6は、温度制御装置とともにヒー
タ5を前記溶液の分離温度の所定温度に保持する。金型チップ9は、冷却浴7内
に浸水している。ゲル状の中空繊維膜8は、金型出口9を通って金型ノーズから
、繊維膜の内径部分を満たしたルーメン液体とともに排出される。
FIG. 1 shows a mold nose used for vertical fiber spinning. The solution is introduced from the crosshead mold into the circulation port 3 and transported to the mold outlet 3. The lumen liquid is introduced into the mold nose at the inlet 2 and is discharged from the mold outlet. The heater 5 is
The solution is kept in a molten state. The temperature sensor 6 maintains the heater 5 at a predetermined temperature of the solution separation temperature together with the temperature control device. The die 9 is submerged in the cooling bath 7. The gel-like hollow fiber membrane 8 is discharged from the mold nose through the mold outlet 9 together with the lumen liquid filling the inner diameter of the fiber membrane.

【0052】 図2は、水平繊維スピニングに用いる金型ノーズを示す。溶液は、クロスヘッ
ド金型から循環口13に導入され、金型出口21に輸送される。ルーメン液体は
、導入口12において金型ノーズ内に導入され、金型出口から排出される。ヒー
タ15は、前記溶液を溶融状態で保持する。温度センサー16は、温度制御装置
とともにヒータ15を前記溶液の分離温度の所定温度に保持する。金型チップ2
2は、金型ノーズ及び冷却液の絶縁壁19を貫通して冷却浴トラウ20内に保持
された冷却液体7に接触している。ゲル状の中空繊維膜18は、金型出口9を通
って金型ノーズから、繊維膜の内径部分を満たしたルーメン液体とともに排出さ
れる。
FIG. 2 shows a mold nose used for horizontal fiber spinning. The solution is introduced from the crosshead mold into the circulation port 13 and transported to the mold outlet 21. The lumen liquid is introduced into the mold nose at the inlet 12 and discharged from the mold outlet. The heater 15 holds the solution in a molten state. The temperature sensor 16 holds the heater 15 at a predetermined temperature of the solution separation temperature together with the temperature control device. Mold tip 2
2 is in contact with the cooling liquid 7 held in the cooling bath trough 20 through the mold nose and the insulating wall 19 of the cooling liquid. The gel-like hollow fiber membrane 18 is discharged from the mold nose through the mold outlet 9 together with the lumen liquid filling the inner diameter portion of the fiber membrane.

【0053】 垂直押出においては、金型チップは、押出されるゲル状の繊維膜が、エアーギ
ャップを通った後、冷却浴に接触するように配置する。好ましくは、図1に示さ
れているように、浸水した金型の約1.6mm(1/16インチ)の位置に配置
する。水平繊維スピニングにおいて、金型は、図2に示すような絶縁壁に堅固に
固定されている。金型チップは、その絶縁体に対して液体のシーリング特性を付
与した開口部を介して貫通している。冷却液体流のためのトラウは、金型ノーズ
出口が浸水状態を保持するように、絶縁シールの反対側の凹部内に配置する。ト
ラウは、固定式又は引き込み式である。トラウは、異なる深さを有する。トラウ
が均一な深さを有すれば、例えば、ポンプ手段によってオーバーフローした冷却
媒を取り除くことができる。冷却媒は、トラウ内を流れ、トラウ内の浅い領域で
オーバーフローし、金型ノーズ出口が冷却媒によって浸水した状態を保持する。
トラウは、適宜、その端面と前記絶縁面との間に冷却媒がわずかに流れるように
、配置することができる。
In the vertical extrusion, the die tip is arranged such that the gel fiber membrane to be extruded passes through an air gap and then contacts a cooling bath. Preferably, it is located about 1/16 inch (1.6 mm) in the submerged mold, as shown in FIG. In horizontal fiber spinning, the mold is firmly fixed to an insulating wall as shown in FIG. The die tip penetrates through an opening that provides liquid sealing properties to the insulator. The trough for the cooling liquid flow is located in the recess opposite the insulating seal so that the mold nose outlet remains submerged. The trough is fixed or retractable. Troughs have different depths. If the trough has a uniform depth, it is possible, for example, to remove the overflowed coolant by means of a pump. The cooling medium flows in the trough, overflows in a shallow region in the trough, and keeps the mold nose outlet flooded by the cooling medium.
The trough can be arranged, as appropriate, such that the coolant flows slightly between its end face and the insulating face.

【0054】 PFA及びPTFE/PFVAE共重合体は、化学的に類似の構造を呈する。しかしながら
、PTFE/PFVAE共重合体は、PFAと生産性の面で全く異なる。PFAは、その高い融解
温度に起因して極めて短時間に固化する傾向にあった。結果として、浸水押出に
おいて、ルーメン液体を260−280℃内の温度に制御しなければ、40−5
0fpmの高速でスピンさせることは困難であった。ルーメン液体は、前記温度に
おいて沸騰する傾向があるので、高速のスピニングは極めて困難であった。好適
な条件の下において、PFAの最大スピニング速度は、24.4m/分(mpm)であ
った(80フィート/分)。おそらく、その比較的低い融解温度に起因して、PT
FE/PFVAE共重合体はそれほど短時間では固化しなかった。スピニング速度は、5
5.9mpm(180fpm)まで向上させることができた。
[0054] PFA and PTFE / PFVAE copolymers exhibit chemically similar structures. However, PTFE / PFVAE copolymer is completely different from PFA in productivity. PFA tended to solidify in a very short time due to its high melting temperature. As a result, in submerged extrusion, if the lumen liquid is not controlled to a temperature within 260-280 ° C, 40-5
It was difficult to spin at a high speed of 0 fpm. High-speed spinning has been extremely difficult because rumen liquids tend to boil at the above temperatures. Under favorable conditions, the maximum spinning speed of PFA was 24.4 m / min (mpm) (80 ft / min). Perhaps due to its relatively low melting temperature, PT
The FE / PFVAE copolymer did not solidify in such a short time. Spinning speed is 5
It could be improved to 5.9 mpm (180 fpm).

【0055】 ゲル状の繊維膜、すなわち乾燥されて、抽出された繊維膜は、縦方向に伸長す
ることができ、透過率を増大させることができた。
The gel-like fiber membrane, ie, the dried and extracted fiber membrane, was able to elongate in the longitudinal direction and increase the transmittance.

【0056】冷却浴 冷却浴は押出された繊維膜の温度を上臨界溶液温度以下まで下げ、相分離を生
じさせる。冷却液体は、繊維膜を金型から押出して形成する際に、気泡を生じる
ことがないよう、さらに表面孔の形成工程に悪影響を与えないように、十分高い
沸点を有する液体から構成される。冷却浴の温度は、25−230℃であり、好
ましくは50−150℃である。
Cooling bath The cooling bath lowers the temperature of the extruded fiber membrane below the upper critical solution temperature, causing phase separation. The cooling liquid is composed of a liquid having a sufficiently high boiling point so that bubbles are not generated when the fiber membrane is extruded from the mold and the step of forming surface holes is not adversely affected. The temperature of the cooling bath is 25-230 ° C, preferably 50-150 ° C.

【0057】 冷却液体は、冷却温度で沸騰しない、又は加熱された押出物が冷却浴に入れら
れる時点で沸騰しない液体から構成されることが要求される。また、繊維膜と反
応させて表皮を形成する、あるいは冷却浴温度で前記重合体を分解又は膨張させ
る時点で沸騰しない液体から構成することが必要である。好ましくは、ジメチル
シリコンオイル及びジオクチルフタレートを例示することができる。また、ジ置
換フタレートを用いることもできる。
The cooling liquid is required to consist of a liquid that does not boil at the cooling temperature or that does not boil when the heated extrudate is placed in the cooling bath. Further, it is necessary to form a skin by reacting with a fiber membrane or to form a liquid that does not boil when the polymer is decomposed or expanded at a cooling bath temperature. Preferably, dimethyl silicone oil and dioctyl phthalate can be exemplified. Further, a disubstituted phthalate can also be used.

【0058】押出及び乾燥 ゲル状の繊維膜は液相抽出浴に導入され、実質的な軟化、脆弱化、又は繊維膜
を分解することなく、溶媒の除去が行なわれる。使用することのできる抽出溶媒
としては、ジクロロフルオロエタン、HCFC-141b,1,1,2-トリクロロトリフルオロ
エチレン(商標名「Freon TF」デュポン社製)、及びヘキサンなどを例示するこ
とができる。抽出は、約20−50℃で行なわれ、繊維膜に対する溶媒抽出の影
響を最小限にしている。抽出された繊維膜は、収縮しないような条件で乾燥され
る。例えば、20−50℃において円筒形コア上で行なう。その後、繊維膜は、
200−300℃で加熱される。
The extruded and dried gel-like fiber membrane is introduced into a liquid phase extraction bath to remove the solvent without substantial softening, embrittlement, or decomposition of the fiber membrane. Examples of the extraction solvent that can be used include dichlorofluoroethane, HCFC-141b, 1,1,2-trichlorotrifluoroethylene (trade name “Freon TF” manufactured by DuPont), and hexane. The extraction is performed at about 20-50 ° C to minimize the effect of solvent extraction on the fiber membrane. The extracted fiber membrane is dried under conditions that do not shrink. For example, on a cylindrical core at 20-50 ° C. After that, the fiber membrane
Heated at 200-300 ° C.

【0059】 浸水押出法の利点は、中空繊維膜を連続的に実用的な長さに作製できるところ
にある。従来の方法で作製されたフッ化熱可塑性中空繊維膜は、押出過程におい
て簡単に破壊してしまい、実用的な長さのものを得ることはできなかった。浸水
押出法によって作製された膜は、高い表面多孔性を示す、良好な透過性を示す。
図5及び6は、実施例1の繊維膜、試料#3の内表面及び外表面を示すものであ
る。内表面は、団塊からなる無表皮の表面を有している。外表面は、繊維状に配
向した構造から構成されている。
The advantage of the immersion extrusion method is that the hollow fiber membrane can be continuously manufactured to a practical length. The fluorinated thermoplastic hollow fiber membrane produced by the conventional method was easily broken during the extrusion process, and a practical length could not be obtained. Membranes made by submersion extrusion show good permeability, exhibiting high surface porosity.
5 and 6 show the fiber membrane of Example 1 and the inner and outer surfaces of sample # 3. The inner surface has an epidermis-free surface made of nodules. The outer surface is composed of a structure oriented in a fibrous form.

【0060】 図7及び8は、それぞれ実施例1の繊維膜、試料#8の内表面及び外表面を示
すものである。内表面は、渦巻状のパターンからなる繊維構造を示し、外表面は
、主として配向した繊維状の構造を呈している。図9及び10は、試料5の繊維
膜の内表面及び外表面を示すものである。双方の表面ともに高い気孔率を有し、
平滑な領域は存在しない。以上の図面は、種々の高気孔率又は無表皮の表面を示
したものであるが、これらは前記浸水押出法による連続的な工程において作製さ
れたものである。本発明における無表皮膜の高い表面気孔率は、フィルター操作
中の微粒子によって埋められてしまうことも、汚されてしまうこともほとんどな
い。これは、本発明の繊維膜が長時間効率よく使用できることを示している。
FIGS. 7 and 8 show the inner surface and the outer surface of the fiber membrane of Example 1 and Sample # 8, respectively. The inner surface shows a fiber structure consisting of a spiral pattern, and the outer surface shows a mainly oriented fibrous structure. 9 and 10 show the inner surface and the outer surface of the fiber membrane of Sample 5. FIG. Both surfaces have high porosity,
There are no smooth areas. The above drawings show various high porosity or non-skinless surfaces, which were produced in a continuous process by the above-mentioned immersion extrusion method. The high surface porosity of the surfaceless coating in the present invention is hardly buried or stained by the fine particles during the filter operation. This indicates that the fiber membrane of the present invention can be used efficiently for a long time.

【0061】 図3は、本発明の中空繊維膜を製造するための、代表的な垂直スピニング工程
を示す図である。重合体/溶媒ペースト状混合物は、導入口32を通じて加熱さ
れたバレル押出機31内に、ポンプ手段、例えば、プログレッシブキャビティポ
ンプによって導入される。溶液は、押出機31の加熱バレル内で形成される。押
出機31は、加熱された溶液を導管33を通じてメルトポンプ34内に搬送し、
前記溶液を導管35を通じてクロスヘッド金型36内に計量する。また、必要に
応じて、前記溶液は押出機31から導管33を通じてメルトポンプ34内に搬送
し、次いで、導管48を通じて溶液フィルター49内に搬送し、さらに導管35
を通じてクロスヘッド金型36に搬送する。
FIG. 3 is a diagram showing a typical vertical spinning step for producing the hollow fiber membrane of the present invention. The polymer / solvent paste mixture is introduced into the heated barrel extruder 31 through an inlet 32 by pump means, for example, a progressive cavity pump. The solution is formed in a heating barrel of the extruder 31. The extruder 31 conveys the heated solution through a conduit 33 into a melt pump 34,
The solution is metered through a conduit 35 into a crosshead mold 36. If necessary, the solution is conveyed from the extruder 31 through the conduit 33 into the melt pump 34, then through the conduit 48 into the solution filter 49, and further through the conduit 35.
Through to the crosshead mold 36.

【0062】 前記溶液は、クロスヘッド金型36を通って、金型ノーズ1内に流れる。そこ
において、前記溶液は、中空繊維形状に形成される。ルーメン液体が金型マンド
レル38から金型から排出されている中空繊維溶液の内径部分に導入される。前
記ルーメン液体は、ルーメン液体供給手段46によって金型マンドレル38に供
給される。
The solution flows into the mold nose 1 through the crosshead mold 36. There, the solution is formed into a hollow fiber shape. Lumen liquid is introduced from the mold mandrel 38 to the inner diameter of the hollow fiber solution being discharged from the mold. The lumen liquid is supplied to the mold mandrel 38 by the lumen liquid supply means 46.

【0063】 垂直繊維紡糸の場合は、ルーメン液体を保持した前記溶液は、金型ノーズ1か
ら垂直方向に、エアーギャップが存在しない状態において冷却浴41内の冷却液
体7内に押出される。冷却浴41内において、前記溶液は冷却されて重合体と溶
媒とに微視的な相分離を引き起こし、ゲル状の中空繊維膜8となる。ゲル状の中
空繊維膜8は、ガイドローラー43によって冷却浴41内を通過した後、Godet
ロール44によって取り出される。次いで、このゲル状の中空繊維膜8は、クロ
ス巻き付け器45によってGodetロール44から取り除かれる。
In the case of vertical fiber spinning, the solution holding the lumen liquid is extruded vertically from the mold nose 1 into the cooling liquid 7 in the cooling bath 41 in the absence of an air gap. In the cooling bath 41, the solution is cooled to cause microscopic phase separation between the polymer and the solvent, and the gel-like hollow fiber membrane 8 is formed. After passing through the cooling bath 41 by the guide roller 43, the gel-like hollow fiber membrane 8 is
It is taken out by the roll 44. Next, the gel-like hollow fiber membrane 8 is removed from the Godet roll 44 by the cross winder 45.

【0064】 図4は、本発明の中空繊維膜を製造する水平紡糸工程の代表的な工程図である
。重合体/溶媒ペースト状混合物は、加熱されたバレル押出機31内に、ポンプ
手段、例えば、プログレッシブキャビティポンプによって導入される。溶液は、
押出機31の加熱バレル内で形成される。押出機31は、加熱された溶液を導管
33を通じてメルトポンプ34内に搬送し、前記溶液を導管35を通じてクロス
ヘッド金型36内に計量する。また、必要に応じて、前記溶液は押出機31から
導管33を通じてメルトポンプ34内に搬送し、次いで、導管48を通じて溶液
フィルター49内に搬送し、さらに導管35を通じてクロスヘッド金型36に搬
送する。
FIG. 4 is a typical process chart of a horizontal spinning process for producing the hollow fiber membrane of the present invention. The polymer / solvent paste mixture is introduced into the heated barrel extruder 31 by pumping means, for example, a progressive cavity pump. The solution is
It is formed in the heating barrel of the extruder 31. The extruder 31 conveys the heated solution through a conduit 33 into a melt pump 34 and meters the solution through a conduit 35 into a crosshead mold 36. If necessary, the solution is conveyed from the extruder 31 through the conduit 33 into the melt pump 34, then through the conduit 48 into the solution filter 49, and further through the conduit 35 to the crosshead mold 36. .

【0065】 前記溶液は、クロスヘッド金型36を通って、金型ノーズ1内に流れる。そこ
において、前記溶液は、中空繊維形状に形成される。ルーメン液体が金型マンド
レル38から金型から排出されている中空繊維溶液の内径部分に導入される。前
記ルーメン液体は、ルーメン液体供給手段46によって金型マンドレル38に供
給される。
The solution flows through the crosshead mold 36 and into the mold nose 1. There, the solution is formed into a hollow fiber shape. Lumen liquid is introduced from the mold mandrel 38 to the inner diameter of the hollow fiber solution being discharged from the mold. The lumen liquid is supplied to the mold mandrel 38 by the lumen liquid supply means 46.

【0066】 水平繊維紡糸の場合は、ルーメン液体を保持した前記溶液は、金型ノーズ1か
ら金型/冷却浴絶縁壁19を介して、エアーギャップが存在しない状態において
冷却浴51内の冷却液体20内に押出される。冷却浴51内において、前記溶液
は冷却されて重合体と溶媒とに微視的な相分離を引き起こし、ゲル状の中空繊維
膜18となる。
In the case of horizontal fiber spinning, the solution holding the lumen liquid is transferred from the mold nose 1 through the mold / cooling bath insulating wall 19 to the cooling liquid in the cooling bath 51 in the absence of an air gap. Extruded into 20. In the cooling bath 51, the solution is cooled to cause microscopic phase separation between the polymer and the solvent, thereby forming the gel-like hollow fiber membrane 18.

【0067】 ゲル状の中空繊維膜18は、ガイドローラー43によって冷却浴51内を通過
した後、Godetロール44によって取り出される。次いで、このゲル状の中空繊
維膜18は、クロス巻き付け器45によってGodetロール44から取り除かれる
The gel-like hollow fiber membrane 18 passes through the cooling bath 51 by the guide roller 43 and is taken out by the Godet roll 44. Next, the gel-like hollow fiber membrane 18 is removed from the Godet roll 44 by the cross winder 45.

【0068】 溶媒は、中空繊維膜を実質的に脆弱化することがなく、悪影響を及ぼすことの
ない溶媒を用いて抽出させる。前記繊維膜は、収縮を最小限とする雰囲気下にお
いて乾燥される。また、必要に応じて、前記繊維膜は、縦方向に伸長することも
でき、また、ヒートセットすることもできる。
The solvent is extracted using a solvent that does not substantially weaken the hollow fiber membrane and has no adverse effect. The fiber membrane is dried under an atmosphere that minimizes shrinkage. If necessary, the fiber membrane can be stretched in the longitudinal direction, and can be heat-set.

【0069】 以上のようにして得られた本発明のフッ化熱可塑性多孔質中空繊維膜は、内面
及び外面は多孔質となり、少なくともいずれか一方の表面は無表皮の状態となる
。そして、この繊維膜は、(以下に記述する)3000秒以下のフロー時間によ
って特徴づけられる。
The fluorinated thermoplastic hollow fiber membrane of the present invention obtained as described above has an inner surface and an outer surface which are porous, and at least one of the surfaces has no skin. The fibrous membrane is then characterized by a flow time of 3000 seconds or less (described below).

【0070】接触器繊維膜 本発明の接触器繊維膜においては、多孔性膜に対する場合と同じ中空繊維膜製
造工程が採用される。但し、工程パラメータの操作範囲においていくらかの違い
はある。
Contactor Fiber Membrane The contactor fiber membrane of the present invention employs the same hollow fiber membrane manufacturing process as for porous membranes. However, there are some differences in the operation range of the process parameters.

【0071】 繊維スピニング溶液中の固体成分量は、25−40%であり、好ましくは28
−33%である。ペーストは汎用の2重スクリュー押出機の加熱混合領域に計量
され、270−320℃、好ましくは285−310℃に加熱する。繊維膜の押
出において、実用的な繊維膜を供するべく、膜壁の厚さは50−250μm、好
ましくは100−150μmにする。外径は800−1200μmとし、内径は
400−700μmとする。スピンラインの作業能率は、繊維膜の大きさ及び押
出速度に依存する。実際には、約20−200フィート/分の作業効率で実施さ
れ、好ましくは100−150フィート/分の作業効率で実施する。
The solids content in the fiber spinning solution is 25-40%, preferably 28
-33%. The paste is metered into the heat mixing zone of a conventional double screw extruder and heated to 270-320C, preferably 285-310C. In the extrusion of the fiber membrane, the thickness of the membrane wall is 50-250 μm, preferably 100-150 μm, to provide a practical fiber membrane. The outer diameter is 800-1200 μm, and the inner diameter is 400-700 μm. The working efficiency of the spin line depends on the size of the fiber membrane and the extrusion speed. In practice, it is carried out at a working efficiency of about 20-200 ft / min, preferably at a working efficiency of 100-150 ft / min.

【0072】 繊維膜の押出の際においては、金型の内径部分には液体を連続的に流し、ルー
メン繊維が崩壊するのを防止するようにしている。繊維膜の大きさにおいて制御
できないような変動が生じるのを防止すべく、ルーメン液体流速は注意深く制御
することが必要である。また、前記ルーメン液体流速は、金型内若しくは押出さ
れた繊維膜内において沸騰しないように、十分に高い沸点を有することが必要で
ある。前記ルーメン液体が沸騰すると、その内部において気泡が生じるとともに
、繊維膜の破壊を生ぜしめる。ルーメン液体は、前記繊維膜の内表面を密にする
ことにより、前記繊維の内壁面に影響を与えないようにする。例えば、ルーメン
液体と内壁面との接触界面において前記加熱された溶液を凝固させる、あるいは
前記界面から溶媒を抽出し、前記内表面における重合体濃度を増大させることに
よって行なう。前記ルーメン液体は、室温あるいは約250℃、好ましくは21
5−235℃の温度に予備加熱した状態で、金型内に計量される。
During extrusion of the fiber membrane, the liquid is continuously flowed through the inner diameter of the mold to prevent the rumen fibers from collapsing. The lumen liquid flow rate must be carefully controlled to prevent uncontrollable fluctuations in fiber membrane size. Further, the lumen liquid flow rate needs to have a sufficiently high boiling point so as not to boil in the mold or the extruded fiber membrane. When the rumen liquid boils, air bubbles are generated inside the ruminant liquid and the fiber membrane is broken. The lumen liquid does not affect the inner wall surface of the fiber by making the inner surface of the fiber membrane dense. For example, by coagulating the heated solution at the contact interface between the lumen liquid and the inner wall surface, or by extracting a solvent from the interface to increase the polymer concentration on the inner surface. The lumen liquid is at room temperature or about 250 ° C., preferably 21 ° C.
While preheated to a temperature of 5-235 ° C, it is weighed into a mold.

【0073】 前記金型は、標準的なクロスヘッド金型から構成され、この金型には金型ノー
ズが取り付けられている。前記金型の2つの温度制御部分を有している。金型の
クロスヘッド部分は、270−320℃、好ましくは290−310℃に保持さ
れる。前記金型ノーズは、金型出口を含み、290−350℃、好ましくは32
0−340℃に独立に制御される。前記金型ノーズ加熱領域は、前記溶液温度を
前記溶媒の沸点近傍又はそれ以上の温度まで簡単に上昇させることができる。
The mold comprises a standard crosshead mold, which has a mold nose. The mold has two temperature control parts. The crosshead portion of the mold is maintained at 270-320C, preferably 290-310C. The mold nose includes a mold outlet and is at 290-350 ° C, preferably at 32 ° C.
Controlled independently at 0-340 ° C. The mold nose heating zone can easily raise the solution temperature to a temperature near or above the boiling point of the solvent.

【0074】 冷却浴は、押出繊維膜の温度を相分離を生ぜしめる上臨界溶液温度以下に減少
させる。前記冷却浴液は、繊維膜押出中の金型内に気泡が生じないように、及び
表面気孔形成工程に不利な影響を与えないような十分に高い沸点を有する液体か
ら構成される。冷却浴液温度は、25−230℃であり、好ましくは50−15
0℃である。
The cooling bath reduces the temperature of the extruded fiber membrane below the upper critical solution temperature, which causes phase separation. The cooling bath liquid is composed of a liquid having a sufficiently high boiling point to prevent bubbles from being generated in the mold during fiber membrane extrusion and not to adversely affect the surface pore forming step. The cooling bath temperature is 25-230 ° C, preferably 50-15 ° C.
0 ° C.

【0075】特性評価方法 (フローレイト速度) 直径1/4インチ、長さ1インチのポリプロピレンチューブに対して繊維膜を
巻き付け、2こよりの繊維膜を作製する。次いで、ホットメルト銃を用い、前記
チューブの開口端を介したホットメルト接着剤が、前記繊維膜を固定する。通常
、前記接着剤は、繊維膜間に入り込まない。前記固定操作を確実なものとすべく
、ホットメルト樹脂は、前記チューブの他方の開口部にも塗布される。固定端か
ら巻線の終端までの前記繊維の長さは約3.5cmとする。ホットメルト樹脂が
固化した後、繊維ルーメンスが露出するように、前記チューブは切断される。繊
維ODは、顕微鏡で測定される。巻線状の繊維膜を具えた前記チューブはテストホ
ルダー内に固定される。イソプロピルアルコール(IPA)が前記ホルダー内に充填
され、密閉される。ガス圧力は13.5psiである。IPAの透過量を集積するための時
間が記録される。
Characteristic evaluation method (flow rate speed) A fiber membrane is wound around a polypropylene tube having a diameter of 1/4 inch and a length of 1 inch to prepare a two-fiber fiber membrane. Then, using a hot melt gun, the hot melt adhesive through the open end of the tube fixes the fiber membrane. Usually, the adhesive does not penetrate between the fiber membranes. In order to secure the fixing operation, the hot melt resin is also applied to the other opening of the tube. The length of the fiber from the fixed end to the end of the winding is about 3.5 cm. After the hot melt resin has solidified, the tube is cut so that the fiber lumens are exposed. Fiber OD is measured with a microscope. The tube with the wound fiber membrane is fixed in a test holder. Isopropyl alcohol (IPA) is filled in the holder and sealed. Gas pressure is 13.5 psi. The time to accumulate the IPA transmission is recorded.

【0076】 (試料計算) IPA フローレート=V/(TπODNL) IPA フロー時間(FT)=所定の体積のIPAを収集するのに要した時間から計算した
、IPAの500mlを収集するのに要する秒数 ここで、 V=透過した体積量 T=時間 OD=繊維膜の外径 N=繊維数 L=1よりの露出した繊維の全長 である。
(Sample Calculation) IPA flow rate = V / (TπODNL) IPA flow time (FT) = seconds required to collect 500 ml of IPA, calculated from the time required to collect a predetermined volume of IPA Where: V = permeate volume T = time OD = outer diameter of fiber membrane N = number of fibers L = 1 total length of exposed fibers from 1

【0077】 (気泡生成の観察) 前記巻線上の固定された繊維膜は、気泡点テストホルダーに取り付けられる。
この繊維膜は、IPAが充填されたガラス容器内に浸漬される。空気圧は、繊維膜
ルーメン内で徐々に増大する。前記繊維膜の外表面で最初の気泡が発生した時の
圧力を気泡生成点として記録する。
(Observation of Bubble Formation) The fixed fiber membrane on the winding is attached to a bubble point test holder.
This fiber membrane is immersed in a glass container filled with IPA. Air pressure gradually increases within the fiber membrane lumen. The pressure at which the first bubble is generated on the outer surface of the fiber membrane is recorded as a bubble generation point.

【0078】 (平均気泡生成点) ASTM F316-80と同様の方法を用いて、平均気泡発生点を決定した。繊維膜試料
を通じた空気流の流れと圧力との関係を示す曲線を、乾燥試料及びIPAで湿潤さ
せた試料に対して作成した。 平均気泡発生点は、湿潤した空気流が乾燥した空気流の半分の時の圧力である。
(Average Bubble Generation Point) The average bubble generation point was determined using the same method as in ASTM F316-80. Curves showing the relationship between air flow and pressure through the fiber membrane samples were generated for dry samples and samples wetted with IPA. The average bubble point is the pressure at which the wet air flow is half of the dry air flow.

【0079】 (SEM像) 中空繊維膜試料をイソプロピルアルコール又はイソプロピルアルコールと水と
の混合物(50:50)中に浸漬させる。次いで、湿潤した試料を前記アルコー
ルを置換した水内に浸漬する。水で湿潤された試料はツイーザで保持され、液体
窒素容器中に浸ける。前記試料を取り出した後、1組のツイーザを用いて曲げる
ことによって折る。約2mmの大きさに切断された試料を導電性カーボン(Stru
cture Probe Inc. West Chester PA)が塗布されたサンプルスタッブに固定する
。微細構造観察は、ISI-DS130c 走査型電子顕微鏡(International Scientific
Instruments, Inc, Milpitas, CA)を用いて行なった。デジタル化した像は、遅
延走査画像取り込み機を用い、TIFフォーマットで記録した。
(SEM Image) The hollow fiber membrane sample is immersed in isopropyl alcohol or a mixture of isopropyl alcohol and water (50:50). Next, the wet sample is immersed in the water in which the alcohol has been replaced. The sample wetted with water is held in a tweezer and immersed in a liquid nitrogen container. After removing the sample, it is folded by bending using a set of tweezers. A sample cut to a size of about 2 mm was placed on conductive carbon (Stru
cture Probe Inc. West Chester PA). Microstructure observation was performed using an ISI-DS130c scanning electron microscope (International Scientific
Instruments, Inc, Milpitas, CA). Digitized images were recorded in TIF format using a delayed scanning image capture machine.

【0080】 (実施例1) PTFE/PFVAE共重合体として商標名Hyfron620(Ausimont)とハロゲン化炭素
オイルとして商標名HaroVac 60とを混合し、18重量%のペーストを作製した。
次いで、このペーストを2重スクリュー押出機であるL/D=13のBaker-Perk
ins MPC/V中に、Moynoポンプを用いて押出した。その後、水平繊維押出モードの
下、200RPMで操作した。押出及び稼働条件は、以下の表1及び2に示す。Zen
ithメルトポンプを用いて前記熔融物を中空繊維金型内に計量した。この金型の
環状部分の大きさは約400μmであった。加熱されたハロゲン化炭素オイル10
00Nがルーメン液体として使用され、繊維膜の中空部分を維持するようにした。
前記メルトポンプ及び前記ルーメン液体ポンプは、繊維膜の壁面厚さが200μ
m、ルーメンが500μmとなるように調節した。冷却浴は、ジオクチルフタレ
ートから構成した。ルーメンニードルのセンタリングの後、金型は約1/16イ
ンチの深さに前記冷却浴内に浸水され、前記繊維膜は、Godetロールによって取
り込まれた。前記繊維膜は、Genesolv 2000(Allid-Signal, Morristown, NJ)
で抽出され、乾燥された後、275℃でアニールされた。得られた繊維膜特性は
表3に与えられている。
Example 1 Hyfron 620 (Ausimont) as a PTFE / PFVAE copolymer and HaroVac 60 as a halogenated carbon oil were mixed to prepare an 18% by weight paste.
Then, the paste was added to a Baker-Perk L / D = 13 double screw extruder.
Extruded into ins MPC / V using Moyno pump. Thereafter, it was operated at 200 RPM under horizontal fiber extrusion mode. Extrusion and operating conditions are shown in Tables 1 and 2 below. Zen
The melt was weighed into a hollow fiber mold using an ith melt pump. The size of the annular portion of this mold was about 400 μm. Heated halogenated carbon oil 10
00N was used as the lumen liquid to maintain the hollow portion of the fiber membrane.
The melt pump and the lumen liquid pump have a fiber membrane wall thickness of 200μ.
m and lumen were adjusted to 500 μm. The cooling bath consisted of dioctyl phthalate. After centering the lumen needle, the mold was submerged in the cooling bath to a depth of about 1/16 inch and the fiber membrane was taken up by Godet rolls. The fiber membrane was Genesolv 2000 (Allid-Signal, Morristown, NJ)
And then annealed at 275 ° C. The resulting fiber membrane properties are given in Table 3.

【0081】[0081]

【表1】 [Table 1]

【0082】[0082]

【表2】 [Table 2]

【0083】[0083]

【表3】 [Table 3]

【0084】 (実施例2:伸長の効果) 実施例1と同様にして繊維膜を製造した。すなわち、HalVac 60中におけるPTF
E/PEVAE共重合体の18%固溶溶液から、抽出を行ない、100%の伸長を行な
い、275℃でアニールした。以下の表において伸長による透過性の改善が示さ
れている。
(Example 2: Effect of elongation) A fiber membrane was produced in the same manner as in Example 1. That is, the PTF in HalVac 60
From an 18% solid solution of the E / PEVAE copolymer, extraction was performed, 100% elongation was performed, and annealing was performed at 275 ° C. The following table shows the improvement in permeability by elongation.

【0085】 (実施例3) テトラフルオロエチレン−フッ化メチルビニルエーテル共重合体(A)と、テ
トラフルオロエチレン−フッ化プロピルビニルエーテル共重合体(B)との混合 中空繊維膜は、共重合体(A)及び(B)の3種類の混合体を用い、実施例1
と同様の方法で作製した。ペースト内の固体成分は、約20%であった。引き取
りは50フィート/分の速度で行なった。冷却浴は、85℃のジオクチルフタレ
ートから構成した。繊維膜の作製条件は、表4及び5に与えられている。繊維膜
の特性データは、表6に与えられている。
Example 3 Mixing of Tetrafluoroethylene-Fluorinated Methyl Vinyl Ether Copolymer (A) and Tetrafluoroethylene-Fluorinated Propyl Vinyl Ether Copolymer (B) Example 1 using three types of mixtures of A) and (B)
It was prepared in the same manner as described above. The solids content in the paste was about 20%. The pickup was performed at a speed of 50 feet / minute. The cooling bath consisted of 85 ° C. dioctyl phthalate. The conditions for fabricating the fiber membrane are given in Tables 4 and 5. Fiber membrane property data is provided in Table 6.

【0086】[0086]

【表4】 [Table 4]

【0087】[0087]

【表5】 [Table 5]

【0088】[0088]

【表6】 [Table 6]

【0089】 (実施例5:テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロエチレン共重合体(FEP)
) FEP中空繊維膜を紡糸する際のプロセス条件は、実施例4の混紡膜のそれぞれと
同様に設定した。但し、バレル温度及び金型温度は異なるように設定した。また
、20%の固相成分を有するペーストが用いられた。FEPの約258℃の溶解温
度は、テトラフルオロエチレン−フッ化メチルビニルエチレン共重合体に比較し
てはるかに低いにもかかわらず、PFA又はPTFE/PFVAE共重合体よりもはるかに溶
解性が悪い。FEPを紡糸するために、バレル温度は295−305℃まで上昇さ
せることが必要であり、金型ノーズは300−320℃まで上昇させることが必
要である。FEP中空繊維膜の膜特性は、IPAによる気泡生成点が12.6psi、平
均気泡生成点が40psi、及びフロー時間が1593秒であった。
Example 5: Tetrafluoroethylene-hexafluoroethylene copolymer (FEP)
The process conditions for spinning the FEP hollow fiber membrane were set the same as for each of the blended membranes of Example 4. However, the barrel temperature and the mold temperature were set differently. Also, a paste having a solid phase component of 20% was used. The dissolution temperature of FEP at about 258 ° C. is much lower than that of PFA or PTFE / PFVAE copolymer, even though it is much lower compared to tetrafluoroethylene-methylvinylvinylethylene copolymer . To spin the FEP, the barrel temperature needs to be raised to 295-305 ° C and the mold nose needs to be raised to 300-320 ° C. The membrane characteristics of the FEP hollow fiber membrane were such that the bubble generation point by IPA was 12.6 psi, the average bubble generation point was 40 psi, and the flow time was 1593 seconds.

【0090】 (比較例) USP5,032,274の実施例1と同様の工程を経て中空繊維膜を作製したハロゲン化
炭化オイル56中にテトラフルオロエチレン−フッ化プロピルビニルエーテルが
19%含まれた溶液を、重合体に対して溶解性の低いHalocarbon 1000Nの150
℃の冷却浴中に押出した。押出バレル温度は、領域1〜4それぞれに対して、1
50℃、285℃、260℃、及び280℃に設定した。溶解温度は308℃で
あった。押出機は300rpmの条件で運転した。ルーメン液体ポンプは、28−
30rpmで運転した。
(Comparative Example) A solution containing 19% of tetrafluoroethylene-propyl propylvinyl ether in halogenated carbonized oil 56 produced through the same process as that of Example 1 of USP 5,032,274 to form a hollow fiber membrane was used. Halocarbon 1000N 150 with low solubility in polymers
Extruded into a cooling bath at ℃. The extrusion barrel temperature was 1 for each of regions 1-4.
50 ° C, 285 ° C, 260 ° C, and 280 ° C were set. The melting temperature was 308 ° C. The extruder was operated at 300 rpm. The lumen liquid pump is 28-
The operation was performed at 30 rpm.

【0091】 中空繊維膜の一部を、55フィート/分の速度で引き取ることにより、溶剤で
被覆しない状態で作製した。金型出口と冷却浴との間の空気ギャップは、0.2
5インチとした。得られた繊維膜のODは1500μmであり、壁面厚さは250
μmであった。IPAフロー時間は42、735秒であった。
A portion of the hollow fiber membrane was made uncoated with the solvent by withdrawing at a rate of 55 feet / minute. The air gap between the mold outlet and the cooling bath is 0.2
5 inches. The OD of the obtained fiber membrane is 1500 μm and the wall thickness is 250
μm. The IPA flow time was 42,735 seconds.

【0092】 中空繊維膜の一部を、50フィート/分の速度で引き取ることにより、溶剤で
被覆した状態で作製した。Halocarbon 56は、前記繊維膜とともに押出された。
前記空気ギャップは0.50インチとし、前記ODは2000μm、前記壁面厚さ
は250μmとした。また、IPAフロー時間は3315時間であった。
A portion of the hollow fiber membrane was produced at a rate of 50 ft / min and coated with a solvent. Halocarbon 56 was extruded with the fiber membrane.
The air gap was 0.50 inches, the OD was 2000 μm, and the wall thickness was 250 μm. The IPA flow time was 3315 hours.

【0093】 これらの例から、初期の方法によって得た繊維膜では、所望する低フロー時間
という特性を実現することができない。フロー時間が低いということは、膜の透
過性が高く、フィルタリングに要する時間が短いということを意味する。
[0093] From these examples, the fiber membrane obtained by the initial method cannot achieve the desired characteristic of low flow time. Low flow time means that the membrane has high permeability and the time required for filtering is short.

【0094】 (実施例6) 本実施例では、上述した30%溶液から作製した無表皮の接触器中空繊維膜を
、我々のシリアルナンバー(未だ、承認されていないものであるが)であるMCA
422の方法に従って作製した有表皮の繊維膜と比較した。オゾンを含み、高い水
溶性を示すガス混合物をこれらの繊維膜を用いて、水に対して接触させた。
Example 6 In this example, the skinless contactor hollow fiber membrane made from the 30% solution described above was replaced with our serial number (still unapproved) MCA
This was compared with the epidermal fiber membrane produced according to the method of 422. A gas mixture containing ozone and having high water solubility was brought into contact with water using these fiber membranes.

【0095】 無表皮の接触器繊維膜は、次の方法で作製された。Hyflon MFA(Ausimont, Tho
rofare, NJ)の粉末をHaloVac60(Halocarbon Oil Inc Halocarbon Products Corp
oration, River Edge, NJ)と混合し、重合体含量が30%のペーストを作製した
。その後、このペーストをMoynoメルトポンプ(Springfield, OH)によって、Ba
ker-Perkins2重スクリュー押出機(Saginaw, MI)に供給された。押出機バレル 温度は、180−288℃間の温度に設定した。Zenithメルトポンプ(Waltham,M A)を用いて前記溶解物を前述した中空繊維金型内に計量した。金型の環状部分の 大きさは、約300μmであった。ハロゲン化炭素オイル、Halocarbon 60がZen ithポンプによってそのルーメン内に供給され、前記繊維膜の中空部分を保持す るようにした。前記メルトポンプ及び前記ルーメンオイルポンプは、繊維膜の壁 面厚さが約200μm、ルーメンが700μmとなるように調節した。鉱物オイ ルから構成された冷却浴の温度は、70℃に設定した。ルーメンニードルのセン タリングの後、前記金型は前記冷却浴内に水平に浸漬され、繊維膜は、Godetロ ールを用いて100フィート/分の速度で引き取った。前記繊維膜は、1,1-ジク ロロ-1-フルオロエタン(Florocarbon 141b, Genesolve 2000 Allied-Signal, N J)で抽出し、次いで乾燥させた。この繊維膜は、IPA気泡生成点が40−50ps i以上の値を示し、IPAフロー時間は12、000秒であった。また、これら繊維 膜の貫通圧力は、8−10psiであった。
A skinless contactor fiber membrane was made in the following manner. Hyflon MFA (Ausimont, Tho
rofare, NJ) into HaloVac60 (Halocarbon Oil Inc Halocarbon Products Corp.)
oration, River Edge, NJ) to make a paste with a polymer content of 30%. This paste was then transferred to Ba using a Moyno melt pump (Springfield, OH).
The feed was to a ker-Perkins double screw extruder (Saginaw, MI). The extruder barrel temperature was set between 180-288 ° C. The melt was weighed into the hollow fiber mold using a Zenith melt pump (Waltham, MA). The size of the annular portion of the mold was about 300 μm. Halocarbon 60, a halogenated carbon oil, was fed into the lumen by a Zenith pump to hold the hollow portion of the fiber membrane. The melt pump and the lumen oil pump were adjusted such that the wall thickness of the fiber membrane was about 200 μm and the lumen was 700 μm. The temperature of the cooling bath composed of mineral oil was set at 70 ° C. After centering of the lumen needle, the mold was immersed horizontally in the cooling bath and the fiber membrane was pulled off at a rate of 100 feet / minute using a Godet roll. The fiber membrane was extracted with 1,1-dichloro-1-fluoroethane (Florocarbon 141b, Genesolve 2000 Allied-Signal, NJ) and then dried. This fiber membrane had an IPA bubble generation point of 40-50 psi or more, and an IPA flow time of 12,000 seconds. The penetration pressure of these fiber membranes was 8-10 psi.

【0096】 各接触器は、図12に示す試験台に設置した。そして、pH6.2、温度23℃
の脱イオン水を前記繊維膜のルーメン内にフローレートを種々変化させて送り込
んだ。図示しない脱イオン水系からの水は、バイパスバルブ141が閉じられた
状態で、バルブ142中に送り込まれる。圧力計150及び151は、接触器を
通じた水流圧の減少を測定する。オゾン接触器160は、有表皮膜(102698ユニ
ット)又は無表皮膜(12798ユニット)を含んでいる。Sorbious Semozon 090.2HPオ
ゾンジェネレータからのオゾンガスは、2標準L/分(slpm)の流量で導入口13
0を介して、接触器ユニット160の外容器内に供給された。接触器ガス圧力は
圧力計152で測定され、圧力制御装置180で制御される。出口ガスセンサー
112は、出口側のオゾン濃度を計測した。接触器出口流中の分解したオゾンは
、オゾンセンサー111で計測する。オーバーフローリンス浴中の分解オゾンは
、Orbisphere Model 3600 分解オゾンセンサー110で計測した。液体流は、バ
ルブ140及び導入口液体圧力を調節することによって、3.6−20lpmの間
で変化させた。接触器の外容器側のガス圧力は十分に低減されて、ガスが繊維膜
を介して液体内に輸送される際に、前記液体内で気泡の生成が生じないようにす
る。
Each contactor was set on a test table shown in FIG. And pH 6.2, temperature 23 ° C
Was supplied into the lumen of the fiber membrane at various flow rates. Water from a deionized water system (not shown) is sent into the valve 142 with the bypass valve 141 closed. Pressure gauges 150 and 151 measure the decrease in water flow pressure through the contactor. The ozone contactor 160 includes a surface coating (102698 units) or a non-surface coating (12798 units). Ozone gas from the Sorbious Semozon 090.2HP ozone generator has an inlet 13 at a flow rate of 2 standard L / min (slpm).
0 was supplied into the outer container of the contactor unit 160. The contactor gas pressure is measured by a pressure gauge 152 and controlled by a pressure controller 180. The outlet gas sensor 112 measured the ozone concentration on the outlet side. The decomposed ozone in the outlet flow of the contactor is measured by the ozone sensor 111. Decomposed ozone in the overflow rinse bath was measured by an Orbisphere Model 3600 decomposed ozone sensor 110. Liquid flow was varied between 3.6-20 lpm by adjusting valve 140 and inlet liquid pressure. The gas pressure on the outer vessel side of the contactor is sufficiently reduced to prevent the formation of bubbles in the liquid when the gas is transported through the fiber membrane into the liquid.

【0097】 図11は、各接触器の、脱イオン水流量(L/分)に対する出口流中の溶解オ
ゾン量(ppm)をプロットしたものである。これらの結果は、出口流中のオゾン
量は、脱イオン水流量が増大するにつれて減少すること、及び無表皮繊維膜接触
器は、有表皮接触器(102698)に比べて前記脱イオン水中により多くのオゾンを溶
解させることができることを示している。
FIG. 11 is a plot of the amount of dissolved ozone (ppm) in the outlet stream versus the flow rate (L / min) of deionized water for each contactor. These results indicate that the amount of ozone in the outlet stream decreases as the flow rate of deionized water increases, and that the non-skinned fiber membrane contactor is more abundant in the deionized water than the skinned contactor (102698). Ozone can be dissolved.

【0098】 (実施例7) 実施例6における有表皮繊維膜及び無表皮繊維膜を、高水溶性ガスである二酸
化炭素について比較検討した。本実施例で用いる各接触器は、束状の繊維膜を作
製した後、円筒形のホルダー内に固定して設置して作製した。各接触器において
は、ルーメン側を前記繊維膜の外容器すなわち外郭側から分離した。繊維膜IDは
500μmであり、繊維膜の壁面厚さは約150μmであった。繊維数は500
であり、その長さは43cmであった。接触器は、ガス化効率について試験され
た。この態様において、Hoechst Liquid Cel脱ガス器によって20℃で脱ガスさ
れた水が繊維膜ルーメン内に送り込まれた。また、空気含有の二酸化炭素が繊維
膜の外側を通って、低圧力降下の状態で送り込まれた。実用的な目的のため、ガ
ス圧力の絶対値は760mmHgと仮定した。供給時及び出口水流中のオゾンガス濃
度は、流量を変えて測定した。
(Example 7) The epidermal fiber membrane and the non-epidermal fiber membrane in Example 6 were compared and studied with respect to carbon dioxide which is a highly water-soluble gas. Each contactor used in this example was prepared by preparing a bundle of fiber membranes and then fixing and installing the bundle in a cylindrical holder. In each contactor, the lumen side was separated from the outer container of the fiber membrane, that is, the outer shell side. The fiber membrane ID was 500 μm, and the wall thickness of the fiber membrane was about 150 μm. 500 fibers
And its length was 43 cm. The contactor was tested for gasification efficiency. In this embodiment, water degassed at 20 ° C. by a Hoechst Liquid Cel degasser was pumped into the fiber membrane lumen. Also, air-containing carbon dioxide was sent through the outside of the fiber membrane with a low pressure drop. For practical purposes, the absolute value of the gas pressure was assumed to be 760 mmHg. The ozone gas concentration at the time of supply and in the outlet water flow was measured by changing the flow rate.

【0099】 図13においては、その測定結果と、リベーク(Leveque)の式に基づいて理
論値とを示している。データ解析法は、以下に示されている。 質量輸送係数Kは、次の式から計算された。 K=-(Q/A)ln[Cout-C*/Cin-C*] ここで、Coutは、流出液体中における二酸化炭素濃度(ppm)であり、Cinは、流
入液体中における二酸化炭素濃度(ppm)であり、C*は、外郭ガス圧力における平
衡時の二酸化炭素濃度(ppm)である。また、Qは流量(cc/s)であり、Aは膜面積
(cm2)である。
FIG. 13 shows the measurement result and a theoretical value based on the Leveque equation. The data analysis method is shown below. The mass transport coefficient K was calculated from the following equation. K =-(Q / A) ln [Cout-C * / Cin-C * ] where Cout is the carbon dioxide concentration (ppm) in the effluent liquid, and Cin is the carbon dioxide concentration ( ppm) and C * is the equilibrium carbon dioxide concentration (ppm) at the ambient gas pressure. Q is the flow rate (cc / s), and A is the membrane area (cm 2 ).

【0100】 シャーウッド(Sherwood)数は次のようにして計算される。 Sh=KD/Dab ここでKは質量輸送係数(cm/s)であり、Dは繊維膜のID(cm)であり、Dabは水中
における二酸化炭素の拡散係数(cm2/s)である。
The Sherwood number is calculated as follows. Sh = KD / Dab where K is the mass transport coefficient (cm / s), D is the fiber membrane ID (cm), and Dab is the diffusion coefficient of carbon dioxide in water (cm 2 / s).

【0101】 グレーツ(Graetz)数又はペクレ(Peclet)数は次にようにして計算される。 Pe or Gr=VD2/(LDab) ここで、Vはルーメン内部の流速(cm/s)であり、Lは繊維長(cm)である。The Graetz number or Peclet number is calculated as follows. Pe or Gr = VD 2 / (LDab) Here, V is the flow velocity (cm / s) inside the lumen, and L is the fiber length (cm).

【0102】 前記Sherwood数及び前記Graetz数は、熱及び質量輸送操作を説明するために用
いるディメンションの無い量である。前記Sherwood数は、ディメンションの無い
質量輸送係数であり、前記Graetz数は、界面層厚さに逆比例するディメンション
の無い量である。
The Sherwood number and the Graetz number are dimensionless quantities used to describe heat and mass transport operations. The Sherwood number is a dimensionless mass transport coefficient, and the Graetz number is a dimensionless quantity that is inversely proportional to interfacial layer thickness.

【0103】 S.R.Wickramasingheらは、「J.Menbrane Sci. 69」(1992), pp235-250におい
て、Levequeの方法を用いた中空繊維膜における酸素輸送の解析を行なった。こ
の際、1束の中空繊維膜が用いられた。彼らは、Sherwood数のGraetz数に対する
プロットが、前記Graetz数が大きいところでは、理論的な予想どおり直線上にな
ることを示した。Graetz数が小さいところにおいては、繊維膜径の不均一性によ
って説明され、繊維膜を通じた流れの不均一性に影響を及ぼす。彼らの解析は、
低Graetz数においては、平均質量輸送係数は、繊維膜を介した不均一の流れに起
因して、理論値以下に低下してしまう。彼らは、酸素質量輸送は、前記繊維膜を
介した拡散抵抗の影響を受けないと結論づけている。逆に、Levequeの理論に予
想に従った繊維膜は、拡散抵抗が非常に高くなって前記理論に従って流れること
ができないため、多孔質であると結論づけることができる。
SRWickramasinghe et al., In “J. Menbrane Sci. 69” (1992), pp235-250, analyzed oxygen transport in hollow fiber membranes using the method of Leveque. At this time, one bundle of hollow fiber membranes was used. They showed that the plot of Sherwood number versus Graetz number is linear as the theoretical expectation where the Graetz number is large. Where the Graetz number is small, it is explained by the non-uniformity of the fiber membrane diameter and affects the non-uniformity of the flow through the fiber membrane. Their analysis is
At low Graetz numbers, the average mass transport coefficient drops below the theoretical value due to uneven flow through the fiber membrane. They conclude that oxygen mass transport is not affected by diffusion resistance through the fiber membrane. Conversely, it can be concluded that fiber membranes according to Leveque's theory are porous because the diffusion resistance is so high that they cannot flow according to said theory.

【0104】 図13に示された結果は、本実施例の無表皮膜は、高いPeclet数の場合におい
ても、前記Levequeの式に従うため、オゾンに対しては膜抵抗が低いことを示し
ている。直線領域において、Graetz数が5−1000の間では、このGraetz数と
Sherwood数との相関は、Sh=1.64(Gr)0.33で与えられる。
The results shown in FIG. 13 indicate that the surface-less coating of this example has a low film resistance to ozone because it obeys the above-mentioned Leveque's equation even when the number of Peclets is high. . In the linear region, when the Graetz number is between 5 and 1000, this Graetz number and
The correlation with the Sherwood number is given by Sh = 1.64 (Gr) 0.33 .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 垂直押出を用いた本発明の製造方法の工程図である。FIG. 1 is a process chart of the production method of the present invention using vertical extrusion.

【図2】 水平押出を用いた本発明の製造方法の工程図である。FIG. 2 is a process chart of the production method of the present invention using horizontal extrusion.

【図3】 垂直繊維スピニングにおいて用いる金型を示す図である。FIG. 3 is a view showing a mold used in vertical fiber spinning.

【図4】 水平繊維スピニングにおいて用いる金型を示す図である。FIG. 4 is a view showing a mold used in horizontal fiber spinning.

【図5】 実施例1に従って作製した、ポリテトラフルオロエチレン−フッ化ア
ルキルビニルエーテル共重合体から製造した中空繊維微多孔膜、試料3の内表面
を3191倍に拡大した顕微鏡写真である。
FIG. 5 is a micrograph of a microporous hollow fiber membrane produced from a polytetrafluoroethylene-fluoroalkylvinylether copolymer produced according to Example 1 and an inner surface of Sample 3, which is magnified 3191 times.

【図6】 実施例1に従って作製した、ポリテトラフルオロエチレン−フッ化ア
ルキルビニルエーテル共重合体から製造した中空繊維微多孔膜、試料3の外表面
を3191倍に拡大した顕微鏡写真である。
FIG. 6 is a photomicrograph of an outer surface of a hollow fiber microporous membrane produced from a polytetrafluoroethylene-fluorinated alkylvinyl ether copolymer, prepared according to Example 1, which was enlarged 3191 times, on the outer surface of Sample 3.

【図7】 実施例1に従って作製した、ポリテトラフルオロエチレン−フッ化ア
ルキルビニルエーテル共重合体から製造した中空繊維微多孔膜、試料8の内表面
を3395倍に拡大した顕微鏡写真である。
FIG. 7 is a microphotograph at 3395 times the inner surface of a microporous hollow fiber membrane produced from a polytetrafluoroethylene-fluoroalkylvinylether copolymer produced according to Example 1, and the inside surface of which is sample 3 magnified 3395 times.

【図8】 実施例1に従って作製した、ポリテトラフルオロエチレン−フッ化ア
ルキルビニルエーテル共重合体から製造した中空繊維微多孔膜、試料3の外表面
を3372倍に拡大した顕微鏡写真である。
FIG. 8 is a photomicrograph of a microporous hollow fiber membrane produced from a polytetrafluoroethylene-fluoroalkylvinylether copolymer produced according to Example 1 and an outer surface of Sample 3, which was magnified 3372 times, in Sample 3;

【図9】 実施例5に従って作製した、ポリテトラフルオロエチレン−ヘキサフ
ルオロプロピレン(FEP)から製造した中空繊維微多孔膜の内表面を984倍に拡
大した顕微鏡写真である。
FIG. 9 is a micrograph of the inner surface of a hollow fiber microporous membrane manufactured from polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) manufactured according to Example 5 at a magnification of 984 times.

【図10】 実施例5に従って作製した、ポリテトラフルオロエチレン−ヘキサ
フルオロプロピレン(FEP)から製造した中空繊維微多孔膜の外表面を1611倍
に拡大した顕微鏡写真である。
FIG. 10 is a photomicrograph at 1611 magnification of the outer surface of a hollow fiber microporous membrane produced from polytetrafluoroethylene-hexafluoropropylene (FEP) produced according to Example 5.

【図11】 表皮を有する膜から製造した中空繊維膜接触器の性能を、水オゾン
化処理により、表皮を有しない膜から作製した接触器の性能と比較したグラフで
ある。
FIG. 11 is a graph comparing the performance of a hollow fiber membrane contactor manufactured from a membrane with a skin with a performance of a contactor made from a membrane without a skin by water ozonation treatment.

【図12】 液相と液相とが接触した状態において接触器を比較するために用い
る試験方法を概略的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing a test method used for comparing a contactor in a state where a liquid phase is in contact with a liquid phase.

【図13】 それぞれ表皮膜及び無表皮膜から製造された接触器の、水中におけ
る二酸化炭素の吸着性を比較するための図である。
FIG. 13 is a diagram for comparing the adsorptivity of carbon dioxide in water of the contactors manufactured from the surface film and the surfaceless film, respectively.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ランジカント ビー パテル アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01876 テュークスベリー ブレッケンリ ッジ ロード 22 (72)発明者 ディーン ティー ゲイツ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01730 ベッドフォード ネリアン ウェ イ27 Fターム(参考) 4D006 MA01 MA25 MB20 MC28 NA04 NA10 NA16 NA40 NA64 4L035 BB03 DD03 EE20 FF01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID , IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72 Inventor Rungicant Be Patel, Massachusetts, USA 01876 Tewkesbury, Breckenridge Road 22 (72) Inventor Dean Tea Gates, Massachusetts, USA 01730 Bedford Nelian Way 27 F-term (reference) 4D006 MA01 MA25 MB20 MC28 NA04 NA10 NA16 NA40 NA64 4L035 BB03 DD03 EE20 FF01

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一方の表面が実質的に無表皮であって、約3000秒
より小さいIPAフローレートを有する、フッ化熱可塑性重合体からなる中空繊維
多孔質膜。
1. A hollow fiber porous membrane comprising a fluorinated thermoplastic polymer, wherein at least one surface is substantially skinless and has an IPA flow rate of less than about 3000 seconds.
【請求項2】 前記繊維多孔質膜は、非対称であることを特徴とする、請求項1
に起債の中空繊維多孔質膜。
2. The fiber porous membrane according to claim 1, wherein the porous membrane is asymmetric.
Issuance of hollow fiber porous membrane.
【請求項3】 前記IPAフローレートは、約2000より小さいことを特徴とす
る、請求項1又は2に記載の中空繊維多孔質膜。
3. The hollow fiber porous membrane according to claim 1, wherein the IPA flow rate is less than about 2000.
【請求項4】 前記IPAフローレートは、約1500より小さいことを特徴とす
る、請求項1又は2に記載の中空繊維多孔質膜。
4. The hollow fiber porous membrane according to claim 1, wherein the IPA flow rate is less than about 1500.
【請求項5】 前記フッ化熱可塑性重合体は、テトラフルオロエチレン−フッ化
アルキルビニルエーテル共重合体、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の中空繊
維多孔質膜。
5. The fluorinated thermoplastic polymer is a tetrafluoroethylene-fluoroalkyl vinyl ether copolymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. 2. The hollow fiber porous membrane according to item 1.
【請求項6】 前記テトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル共
重合体中におけるアルキル基は、プロピル基、メチル基、又はメチル基とプロピ
ル基との混合基であることを特徴とする、請求項5に記載の中空繊維多孔質膜。
6. The method according to claim 5, wherein the alkyl group in the tetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer is a propyl group, a methyl group, or a mixed group of a methyl group and a propyl group. 2. The hollow fiber porous membrane according to item 1.
【請求項7】 少なくとも一方の表面において実質的に無表皮である中空繊維多
孔質膜をフッ化熱可塑性重合体から作製する方法であって、 (a)前記フッ化熱可塑性重合体を、この重合体と上臨界溶液温度を形成する
溶媒中に溶解する工程と、 (b)得られた溶液を、その一部分が冷却浴中に浸漬され、前記溶液の前以て
冷却されるのを防止するべく十分高い温度に保持された環状の金型内に押出す工
程と、 (c)前記溶液を前記冷却浴中に押出す工程と、 (d)前記溶液を前記上臨界溶液温度以下にまで冷却して、重合体リッチな固
相と溶媒リッチな液相との2相に、液相−液相分離し、ゲル状の繊維を作製する
工程と、 (e)前記溶媒を前記ゲル状繊維から抽出して多孔質の中空繊維膜を形成する
工程と、 (f)前記多孔質中空繊維膜を制止条件下で、乾燥する工程と、 を含むことを特徴とする、中空繊維多孔質膜の作製方法。
7. A method for producing a hollow fiber porous membrane that is substantially skinless on at least one surface from a fluorinated thermoplastic polymer, wherein (a) the fluorinated thermoplastic polymer is Dissolving in a solvent that forms a supercritical solution temperature with the polymer; and (b) partially immersing the resulting solution in a cooling bath to prevent the solution from being pre-cooled. (C) extruding the solution into the cooling bath; and (d) cooling the solution to a temperature equal to or lower than the upper critical solution temperature. And performing a liquid-liquid phase separation into two phases of a polymer-rich solid phase and a solvent-rich liquid phase to produce a gel-like fiber; and (e) removing the solvent from the gel-like fiber. Extracting to form a porous hollow fiber membrane; and (f) the porous hollow fiber A method for producing a porous hollow fiber membrane, comprising the steps of: drying the membrane under controlled conditions.
【請求項8】 前記金型の浸漬された部分は、金型チップであることを特徴とす
る、請求項7に記載の中空繊維多孔質膜の作製方法。
8. The method for producing a porous hollow fiber membrane according to claim 7, wherein the immersed portion of the mold is a mold tip.
【請求項9】 前記フッ化熱可塑性重合体を、この重合体と上臨界溶液温度を形
成する溶媒中に、約12−35重量%の濃度で溶解させることを特徴とする、請
求項7に記載の中空繊維多孔質膜の作製方法。
9. The method of claim 7, wherein the fluorinated thermoplastic polymer is dissolved in a solvent that forms a supercritical solution temperature with the polymer at a concentration of about 12-35% by weight. The method for producing the hollow fiber porous membrane according to the above.
【請求項10】 前記工程(b)は、前記溶液が前以て冷却されるのを防止する
べく、本質的に水平な状態で、十分高い温度に保持された環状の金型を通じて押
出される工程を含み、前記金型のチップは、前記金型と冷却浴を分離し、前記冷
却浴への金型出口に露出している壁を貫通していることを特徴とする、請求項7
に記載の中空繊維多孔質膜の作製方法。
10. The step (b) is extruded through an annular mold maintained at a sufficiently high temperature in an essentially horizontal state to prevent the solution from being pre-cooled. 8. The method of claim 7, further comprising the step of: separating the die from the cooling bath and penetrating a wall exposed at a die outlet to the cooling bath.
3. The method for producing a hollow fiber porous membrane according to item 1.
【請求項11】 前記溶媒は、前記金型チップ出口におけるゲル状の繊維温度よ
りも低い沸点を有することを特徴とする、請求項7に記載の中空繊維多孔質膜の
作製方法。
11. The method for producing a hollow fiber porous membrane according to claim 7, wherein the solvent has a boiling point lower than the gel-like fiber temperature at the die tip outlet.
【請求項12】 前記溶媒は、飽和クロロトリフルオロハイドロカーボンよりも
小さい分子量であることを特徴とする、請求項7に記載の中空繊維多孔質膜の作
製方法。
12. The method for producing a hollow fiber porous membrane according to claim 7, wherein the solvent has a molecular weight smaller than that of saturated chlorotrifluorohydrocarbon.
【請求項13】 前記溶媒は、商標名HaloVac 60、若しくは商標名HaloVac 56、
又はこれらの混合物であることを特徴とする、請求項12に記載の中空繊維多孔
質膜の作製方法。
13. The solvent may be HaloVac 60 or HaloVac 56.
The method for producing a hollow fiber porous membrane according to claim 12, wherein the method is a mixture of these.
【請求項14】 前記フッ化熱可塑性重合体は、テトラフルオロエチレン−フッ
化アルキルビニルエーテル共重合体、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体であることを特徴とする、請求項7〜13のいずれか一
に記載の中空繊維多孔質膜の作製方法。
14. The fluorinated thermoplastic polymer is a tetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. The method for producing a hollow fiber porous membrane according to any one of the above.
【請求項15】 前記テトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル
共重合体中におけるアルキル基は、プロピル基、メチル基、又はメチル基とプロ
ピル基との混合基であることを特徴とする、請求項14に記載の中空繊維多孔質
膜の作製方法。
15. The method according to claim 14, wherein the alkyl group in the tetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer is a propyl group, a methyl group, or a mixed group of a methyl group and a propyl group. 3. The method for producing a hollow fiber porous membrane according to item 1.
【請求項16】 前記冷却浴液体は、前記フッ化熱可塑性重合体に対する非溶解
性の溶媒成分から構成されることを特徴とする、請求項7〜13のいずれか一に
記載の中空繊維多孔質膜の作製方法。
16. The hollow fiber porous material according to claim 7, wherein the cooling bath liquid is composed of a solvent component that is insoluble in the fluorinated thermoplastic polymer. Method of forming a porous membrane.
【請求項17】 前記フッ化熱可塑性重合体に対する非溶解性の溶媒成分から構
成されることを特徴とする、請求項14に記載の中空繊維多孔質膜の作製方法。
17. The method for producing a porous hollow fiber membrane according to claim 14, comprising a solvent component insoluble in the fluorinated thermoplastic polymer.
【請求項18】 前記冷却浴液体は、シリコーンオイル又はジオクチルフタレー
トから構成されることを特徴とする、請求項7〜13のいずれか一に記載の中空
繊維多孔質膜の作製方法。
18. The method for producing a hollow fiber porous membrane according to claim 7, wherein the cooling bath liquid is composed of silicone oil or dioctyl phthalate.
【請求項19】 前記冷却浴液体は、シリコーンオイル又はジオクチルフタレー
トから構成されることを特徴とする、請求項14に記載の中空繊維多孔質膜の作
製方法。
19. The method for producing a porous hollow fiber membrane according to claim 14, wherein the cooling bath liquid is composed of silicone oil or dioctyl phthalate.
【請求項20】 請求項7−13に記載の方法で作製された、少なくとも一方の
表面が無表皮であって、IPAフローレートが約3000より小さい、フッ化熱可
塑性重合体からなる中空繊維多孔質膜。
20. A porous hollow fiber made of a fluorinated thermoplastic polymer, wherein at least one surface is non-skinned and has an IPA flow rate of less than about 3000, prepared by the method of claim 7-13. Membrane.
【請求項21】 前記中空繊維膜は、非対称であることを特徴とする、請求項2
0に記載の中空繊維多孔質膜。
21. The hollow fiber membrane according to claim 2, wherein the hollow fiber membrane is asymmetric.
0. The hollow fiber porous membrane according to 0.
【請求項22】 前記フッ化熱可塑性重合体は、テトラフルオロエチレン−フッ
化アルキルビニルエーテル共重合体、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体であることを特徴とする、請求項20に記載中空繊維多
孔質膜。
22. The method according to claim 20, wherein the fluorinated thermoplastic polymer is a tetrafluoroethylene-fluorinated alkylvinyl ether copolymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. Hollow fiber porous membrane.
【請求項23】 前記テトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル
共重合体中におけるアルキル基は、プロピル基、メチル基、又はメチル基とプロ
ピル基との混合基であることを特徴とする、請求項22に記載の中空繊維多孔質
膜。
23. The alkyl group in the tetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer, wherein the alkyl group is a propyl group, a methyl group, or a mixed group of a methyl group and a propyl group. 2. The hollow fiber porous membrane according to item 1.
【請求項24】 前記フッ化熱可塑性重合体は、テトラフルオロエチレン−フッ
化アルキルビニルエーテル共重合体、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体であることを特徴とする、請求項21に記載中空繊維多
孔質膜。
24. The method according to claim 21, wherein the fluorinated thermoplastic polymer is a tetrafluoroethylene-fluoroalkylvinylether copolymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. Hollow fiber porous membrane.
【請求項25】 前記テトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル
共重合体中におけるアルキル基は、プロピル基、メチル基、又はメチル基とプロ
ピル基との混合基であることを特徴とする、請求項24に記載の中空繊維多孔質
膜。
25. The method according to claim 24, wherein the alkyl group in the tetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer is a propyl group, a methyl group, or a mixed group of a methyl group and a propyl group. 2. The hollow fiber porous membrane according to item 1.
【請求項26】 双方の径上において多孔質の表面を有する、フッ化熱可塑性重
合体からなる中空繊維接触器膜。
26. A hollow fiber contactor membrane comprising a fluorinated thermoplastic polymer having a porous surface on both diameters.
【請求項27】 双方の径上において無表皮の表面を有し、グレーツ(Graetz)
数が5−1000の範囲において、このグレーツ(Graetz)数の0.33乗の1
.64倍に等しいシャーウッド(Sherwood)数を有する液相−気相質量輸送を可
能とする、フッ化熱可塑性重合体からなる中空繊維接触器膜。
27. Graetz having an epidermal surface on both diameters
In the range of 5-1000, this Graetz number is 0.33 to 1
. Hollow fiber contactor membrane made of fluorinated thermoplastic polymer, allowing liquid-gas phase mass transport with a Sherwood number equal to 64 times.
【請求項28】 前記フッ化熱可塑性重合体は、テトラフルオロエチレン−フッ
化アルキルビニルエーテル共重合体、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフル
オロプロピレン共重合体であることを特徴とする、請求項26又は27に記載の
中空繊維接触器膜。
28. The fluorinated thermoplastic polymer is a tetrafluoroethylene-fluoroalkylvinylether copolymer or a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. 2. The hollow fiber contactor membrane according to item 1.
【請求項29】 前記テトラフルオロエチレン−フッ化アルキルビニルエーテル
共重合体中におけるアルキル基は、プロピル基、メチル基、又はメチル基とプロ
ピル基との混合基であることを特徴とする、請求項28に記載の中空繊維接触器
膜。
29. The method according to claim 28, wherein the alkyl group in the tetrafluoroethylene-fluorinated alkyl vinyl ether copolymer is a propyl group, a methyl group, or a mixed group of a methyl group and a propyl group. 2. The hollow fiber contactor membrane according to item 1.
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